Pontiac Coil

Industry:
Produtos automotivos
    Location:
    Clarkston, MI, USA
      Customer Objectives:
      • Avoid costly defect penalizations
      • Complete inspection and presence/absence applications with high degree of reliability
      • Eliminate manual labor and loading/unloading of parts
      • Find a cost-effective solution for visual inspections
      Key Results:
      • Achieved ROI in one week by preventing two costly defects
      • Reduced faulty inspections and improved product quality
      • Freed up manual operators for more proactive assignments
      • Easily adapted to design and process changes due to simple programmability of the vision system
      Cognex Solution:

      A Pontiac Coil fabrica bobinas elétricas, solenoides e dispositivos eletromecânicos para aplicações automotivas, de transportes, de equipamento móvel, médicas, de tecnologia da informação e de telecomunicações. Na construção de estator de combustível para um motor a diesel, a empresa sempre inspecionou manualmente cada peça para garantir que cada tampa da torre de injeção seja fixada com pinos ou parafusos e que as torres de injeção estejam soldadas. A empresa é penalizada em US$ 2.000 por qualquer defeito nessa peça. A Pontiac Coil usou anteriormente sistemas de visão para aplicações similares, que custam US$ 10.700, mas perguntou a um distribuidor de sistemas de visão se ele poderia fornecer uma solução com preço mais competitivo.

      A Vision Traceability Group (VTG), um provedor de soluções certificado de soluções de visão mecânica, que é uma divisão da McNaughton-McKay Electric Company, propôs o uso do sistema de visão In-Sight® Micro 1050 da Cognex, que custa aproximadamente US$ 3.700. Rob Osgood, Engenheiro de fabricação da Pontiac Coil, em uma semana desenvolveu a aplicação usando a interface gráfica de usuário do sistema de visão e a instalou na linha em apenas 90 minutos. "O sistema de visão In-Sight demonstrou sua capacidade de inspecionar ininterruptamente várias peças diferentes", disse Osgood. "Em sua primeira semana completa de operação, ele detectou dois defeitos, com isso compensando o seu custo."

      Fabricação de estatores de injeção de combustível

      Garantia de qualidade e controle de processo constituem os fundamentos de fabricação na Pontiac Coil. Os clientes incluem Delphi, Eaton, Visteon, Cummins, American Axle, Behr, Honeywell, Husco, Teleflex, Bosch, Usui e Ogura. A Pontiac Coil emprega 340 funcionários, e sua sede está localizada em Clarkston, MI, com instalações adicionais de fabricação em Searcy, AR e Nottingham, Reino Unido.

      A maioria dos motores a diesel usam injetores de combustível para enviar uma carga de combustível atomizado aos cilindros do motor. Um circuito com cronometragem eletrônica envia pulsos elétricos precisamente cronometrados para a operação do injetor de combustível. Esses pulsos são enviados a um conjunto de estator de solenoide que gera forças magnéticas a fim de ativar um pistão de solenoide montado no injetor de combustível, o qual controla a injeção de combustível em um cilindro do motor. O invólucro da montagem do estator de solenoide protege os componentes elétricos internos e os localiza precisamente em relação ao pistão de solenoide alternador.

      A Pontiac Coil constrói diversos tipos de estatores para motores a diesel usados em caminhões pesados. Esses estatores são inspecionados em uma máquina indicadora que verifica as condições de potencial elevado, aplicando uma alta tensão e verificando se ela não penetra na carcaça. A máquina também realiza teste de vazamento e inspeção a laser de filetes dentro do corpo. Peças aprovadas em todos os testes são gravadas a laser com um número de série exclusivo. A máquina indicadora é carregada e descarregada manualmente. No passado, a única operação de inspeção manual era a verificação dos fixadores no estator.

      Dois diferentes tipos de fixadores, pinos e parafusos de torque, são usados em dois tipos diferentes de estatores inspecionados nessa linha e a empresa precisa garantir que o parafuso correto esteja presente. Cada terminal também precisa ser revestido com solda para que faça uma boa conexão com o invólucro. Além disso, há lóbulos localizados no invólucro, à esquerda e à direita de uma cavidade, que poderiam vir a quebrar, de modo que os estatores também precisam ser inspecionados para comprovação de sua presença. A Pontiac Coil usou diversos sistemas de visão dispendiosos em aplicações similares e os consultores normalmente precisavam configurar esses sistemas complexos.

      Estudo de viabilidade

      Tim McLennan, Engenheiro de vendas da VTG, visitou a Pontiac Coil e examinou a aplicação. Ele realizou um estudo para avaliar a viabilidade do uso de uma solução de visão muito menos dispendiosa, da Cognex, para inspecionar a peça. McLennan trouxe peças de amostra para o laboratório de visão da empresa e Jim Witherspoon, Engenheiro de aplicação da VTG, realizou o estudo de viabilidade. Após testar com a aplicação no laboratório, Witherspoon concluiu ser a iluminação crucial para essa aplicação. "Várias luzes diretas em formato circular podem ser experimentadas, mas a luz direta de alta intensidade CCS torna essa aplicação muito robusta", concluiu o relatório de Witherspoon. "Se houver uma solda, as pontas emitirão um branco brilhante. Se a solda estiver ausente, as pontas permanecerão escuras. A verificação de pinos e parafuso também funciona muito bem com a iluminação indicada."

      Witherspoon recomendou o sistema de visão In-Sight Micro 1050 da Cognex porque ele fornece as interfaces de desenvolvimento de aplicação EasyBuilder® e de planilha. Os sistemas de visão In-Sight Micro da Cognex habilitam poderosas aplicações de visão usando um pequeno pacote independente a um custo econômico. Adicionalmente, os sistemas de visão In-Sight apresentam a interface EasyBuilder que orienta o usuário passo a passo no processo de configuração da aplicação de visão. O compartimento do In-Sight mede somente 30 mm x 30 mm x 60 mm e oferece resolução de 640 x 480 (VGA).

      Os sistemas de visão In-Sight Micro são do tamanho de uma câmera de cabeça remota, assim são ideais para montagem em espaços muito apertados em robôs, linhas de produção e maquinário. Além do tamanho pequeno, eles fornecem capacidade flexível de montagem com uma ferramenta exclusiva de calibração não linear que permite a montagem em ângulos de até 45 graus para aplicações de difícil alcance. Eles oferecem ainda uma saída Ethernet que simplifica a tarefa de fazer interface com o sistema de visão e, em algumas aplicações, elimina as despesas de um controlador lógico programável (PLC, Programmable Logic Controller), comunicando-se diretamente com o sistema de produção.

      Desenvolvimento da aplicação de visão

      O estudo de viabilidade demonstrou que o sistema de visão In-Sight poderia identificar peças de boa e de má qualidade", disse Rob Osgood, Engenheiro de fabricação da Pontiac Coil. "Assumi a tarefa de desenvolver a aplicação e integrar o sistema de visão ao nosso sistema produtivo." Osgood começou montando o sistema de visão e conectando-o por um cabo Ethernet ao comutador de rede. O sistema de visão é ativado por um adaptador PoE (Power over Ethernet). Ele usou a iluminação e a lente recomendadas pela VTG. Osgood configurou o sistema de visão com um endereço IP na rede que foi imediatamente reconhecido pelo PLC Allen Bradley que controla o PLC do sistema produtivo. A interface EasyBuilder gera automaticamente os comandos ControlLogix da Allen Bradley, necessários para comunicar-se com o PLC.

      Osgood usou a funcionalidade de planilha para realizar diversas operações de filtro, inclusive binarização e expansão, para cada posição de parafuso. Ele usou uma série de ferramentas de contraste para procurar cada um dos fixadores que deveriam estar presentes no invólucro do estator. As ferramentas de contraste medem o número de pixels de luz relativos aos pixels escuros dentro de cada área onde cada um dos cinco parafusos e dois lóbulos devem estar localizados. A próxima etapa após a verificação de presença dos parafusos ou lóbulos é o uso de ferramentas de padrão para verificar o tipo de cada fixador no estator.

      A presença de solda é inspecionada simplesmente binarizando a imagem de cada terminal e da medição da escala de cinza. Osgood identificou os lóbulos procurando pelos círculos de plástico em cada lóbulo e verificando seu diâmetro. Ele usou a configuração de comunicações do tipo apontar e clicar do EasyBuilder para configurar o sistema de visão e enviar os resultados da inspeção para o PLC após cada inspeção. No modo de implantação, gráficos coloridos de ferramentas, uma tabela de resultados e uma tira de filme permitem que o operador e a equipe de manutenção revejam as imagens a fim de verificar a identificação de peças de má qualidade e solucionar problemas da aplicação.

      "A aplicação de visão nos ajudou a melhorar a qualidade e a reduzir mão de obra na linha de inspeção", concluiu Osgood. "Foi fácil justificar o custo relativamente baixo do sistema de visão, considerando que éramos penalizados em US$ 2.000 por qualquer defeito. O sistema de visão operou durante seis meses e, nesse tempo, ele nunca aprovou uma peça de má qualidade ou reprovou uma peça de boa qualidade. O resultado é que nós temos conseguido liberar um inspetor manual na linha para uma atribuição mais pró-ativa e executar o sistema de inspeção sem operadores, exceto para carga e descarga de peças. A capacidade de programação do sistema de visão significa que podemos facilmente modificar o programa para compensar por alterações de projeto ou de processo. Mais importante, estamos confiantes que não temos defeitos relacionados aos fixadores."

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