项目背景:
在宝马位于斯帕坦堡的车身车间,安装了一个智能数据矩阵码读取系统,系统能保证零部件的可靠识别和追踪。
在美国南卡莱罗纳州斯帕坦堡的宝马工厂,大约4700名员工为全球化市场生产X5和Z4系车型。为了优化车身部件的追踪,宝马的质量部门寻找到一种能取代手动标记的识别系统,从而消除了手动标记导致的潜在误差。位于慕尼黑的宝马中央规划部门开发了新系统,同时在工程和调试阶段为其美国同事提供了支持。
图为宝马斯帕坦堡工厂,全世界的X5和Z4车型均在此地生产,仅2006年就生产了104000辆。
安全而稳健
预订的车型不同,车身车间要求的材料也就不同。团队在测试了不同的标记方式后,选择了销钉冲压或激光标记的数据矩阵码(DMC),并用纯数字零件编号的方式识别组件。宝马选择此系统,因为DMC提供了充足的备用能力,在光纤和数据容量方面都是如此。而且,摄像机能完美匹配工厂的要求,组态也非常简单。为了自动识别编码和数字,安装了26个Simatic VS 130-2标码读取系统。尽管焊接过程在车间充满了灰尘和飞溅物,Simatic VS 130-2标码读取系统从一开始就不存在任何问题,无需任何特定的清洁需求。
光照、摄像和行动
斯帕坦堡的工厂采用了镜头标准为C/CS-mount的版本。在这个版本中,可根据需求选择镜头,也就能选择被摄物体和现场宽度的距离。系统也包括了环形光源,能够提供最优的光照条件。图像评估在评估单元中进行,与摄像机分开。使用I/O耦合到控制面板,用于启动、停止并切换模式。数据经过工业以太网从评估单元传输到控制器(通常是Simatic S7-400),再从控制器传送到Simatic平板PC显示。Simatic WinCC用作视觉化系统,然而,显示DMC的软件由宝马斯帕坦堡工厂内部开发,在集成的Web浏览器上运行。整个系统也连接到主机控制系统,为每个组件分配一个连续的8位数字编号。此数字应用在20乘20点的DMC上,冲压站同样也是纯数字。
检查冲压质量
然后通过编码读取系统检查冲压质量,并将结果传送到控制系统。工人参考编号,报告任何冲压缺陷。然后系统挑出在同一个测试周期冲压的所有零部件,找到对应的缺陷编号。由于Simatic WinCC过程集成了可视化系统,原则上,可从任何网络工作站执行检查。通常,纯数字编号可清晰地在摄像图像中看到,这意味着工人甚至能够进行远程故障分析和确认。检查冲压质量的原因之一就是许多的称重件是由高强钢制成的,因此硬度特别大的钢必须标记,这将标记系统的机械装载能力逼至极限。表面硬度意味着冲压机器的压强经常高达6巴。为了检查DMC,机器人抓取冲压部件置于VS130-2前,然后在0.5-0.7s之间读出编码。在车身后部区域,DMC的某些部分不仅可用于零部件编号,而且还用于类型控制。系统读取订单各个部件的存储编号,在装配的过程中读取次数高达18次。在装配后,所有的集成部件都采用一个通用的编号。
配置未来扩展的可选方案
到目前为止,尚未使用记录在编码读取系统的参数集。然而,已经能够证明,对解码质量的集成检查在系统测试中是有益的,而且也将成为未来测试的一部分。比如,宝马正在测试激光标记,以降低车身车间高分贝冲压噪音。初步结果显示摄像机能够很好地实现存档结果,尤其是采用激光方点。自2006年安装了编码读取系统,操作过程中没有出现任何故障。这种视觉系统首次在宝马世界各地的工厂中取得良好的效果。
特点:Simatic VS130-2
特定设计用于工业环境的编码信息识别
铝合金外壳、防护等级IP65的传感头
CCS传感器芯片,640×480 或 1024×768的分辨率
变量显示栏的C/CS 底座
配备C/CS 底座的变量尺寸对象
带有塑料漫射板的环形光源
集成图像分析功能