康寧環(huán)境科技公司是全球最大的汽車尾氣過濾器載體生產商。公司開發(fā)和生產各種汽車尾氣吸收裝置，如蜂窩陶瓷。蜂窩陶瓷作為催化金屬載體，將直接影響汽車有害氣體的排放。
公司在生產蜂窩陶瓷時，需要對網格平行度進行持續(xù)測量，同時對各個生產環(huán)節(jié)的工藝參數進行跟蹤和控制。而過去，公司各生產環(huán)節(jié)的工藝質量無法通過二維碼識別進行跟蹤控制。網格平行度只能人工測量，更無法將跟蹤和測量數據送至PLC和MES 系統(tǒng)進行大數據分析，生產效率低下。
傳統(tǒng)生產方式下的檢測大難題
康寧公司蜂窩陶瓷半成品的生產，按加工順序包含擠出、干燥和測量等工藝過程。生產時先是將混合好的原料送至擠出機進行“成形”，擠出得到一段縱橫有規(guī)律的多網格的柱體狀產品，此時的產品非常軟。因此在將軟產品放上傳送托架時，必須使產品網格的角度與水平平行。產品放上托架之后就一起隨輸送皮帶經過微波爐腔進行微波干燥，干燥后產品需要經過彎曲度測量、溫濕度測量等工藝過程。
在沒有視覺檢測裝置之前，“產品擠出后遇到問題是，當我們將成形后的產品手動送到托架上時，很難通過肉眼去精確地判斷產品網格的水平角度。因為產品是由氣墊浮起來的，手稍微一抖動就可能使產品的放置角度產生很大偏差，使網格形成‘z型’缺陷”，成形區(qū)操作員說。而且不同的操作員放置時，其放置角度差別很大，從而導致產品質量波動很大。
另一個問題是，擠出后的產品在經過干燥等工序時都會產生缺陷次品，由于沒有合適的自動跟蹤設備，生產部只能專門安排一個人對產品彎曲度進行抽檢來去除缺陷產品。“我們即使專門安排一個人在這抽檢跟蹤缺陷產品，但還是難免大量缺陷次品流入下游，因為畢竟人容易疲勞和犯錯”，康寧生產主管這樣描述他們的無奈。
In-Sight視覺系統(tǒng)帶來生產工藝的革新
針對這些問題，康寧公司在擴展新生產線之前跟美國總部和兄弟工廠進行了技術交流，獲知位于美國弗吉尼亞州的黑堡（Blacksburg）工廠正在試用康耐視視覺系統(tǒng)進行產品二維碼跟蹤和放置角度檢測。“我們深感國內工廠的生產方式落后于美國的兄弟工廠，必須提高自動化程度。所以我們在咨詢總部的專家和康耐視的銷售人員之后，毅然選擇了In-Sight 5000視覺系統(tǒng)”，工程師Jason wu表示，“這套系統(tǒng)對圖像讀取速度快，識別準確，軟件配置簡單，而且接口和數據傳輸靈活。”
起初工程師們擔心，康耐視設備與康寧公司現有的Allen-Bradley（AB） PLC建立通訊需要借助Modbus通訊模塊，這種通訊速度慢、距離短，成本高。但實際上In-sight系統(tǒng)可直接通過以太網跟Rockwell的Contrologix系統(tǒng)進行Ethernet/IP通訊，并且支持大部分常見PLC，配置方便。Cognex提供與PLC通訊的電子數據表（EDS）文件和編程樣例，這些文件可從產品附帶光盤或公司網站下載得到。使用AB PLC自帶的RSlink導入EDS文件即可識別和監(jiān)控康耐視設備。參照樣自帶樣本程序，編程和硬件組態(tài)非常簡單。
康寧陶瓷半成品產線裝有7對（冗余結構）In-Sight 5000傳感器，其中6對用于產品工藝測量前讀二維碼，一對用于測量產品網格平行度。在投入生產使用前，借助Insight-explorer和傳感器的焦距調整能很便捷地進行校準，使圖像識別準確率最大化。
In-Sight傳感器測量網格平行度過程：放置產品Log的托架到位后，In-Sight傳感器先讀取托架的二維碼，操作員再將產品盡量使網格平行地放到托架上，一旦光眼檢測到產品到位，PLC會向In-Sight傳感器發(fā)出一觸發(fā)信號，傳感器立即拍攝網格，經1s時延，Insight-explorer計算得到一個平行度數值并送至PLC。Insight-explorer軟件功能強大，可以編程計算圖像數據，并能設置控制圖顯示于屏幕，操作員能即時直觀地看到測量值，及時調整。
讀取二維碼操作：托架上的產品在每道工藝測量前需讀取托架二維碼。一旦光電開關檢測到產品托架到位，PLC會發(fā)出一個脈沖信號，命令2個互相冗余In-Sight傳感器同時拍攝二維碼圖片，并同時獲得相同二維碼值，PLC再任意選取二維碼值。接著開始工藝參數測量，完成讀碼周期，一個讀碼周期不超過1.5s。
In-Sight傳感的平行度數據會被記錄在數據庫并通訊至MES系統(tǒng)，工藝工程師可很方便地在辦公室分析產品質量和對操作員的操作質量進行考核。而每個產品的生產工藝參數都由二維碼記錄在案。
In-Sight視覺系統(tǒng)讓產品跟蹤和檢測變得輕松與高效
事實證明康耐視In-Sight視覺系統(tǒng)應用于蜂窩陶瓷生產過程中的產品質量二維碼跟蹤以及角度測量的效果非常好。In-Sight視覺系統(tǒng)具有卓越的檢測和識別功能。通過對產品圖像識別測量和二維碼的跟蹤，可實時監(jiān)控產品各環(huán)節(jié)狀況，降低產品的缺陷率。無論產品二維碼低速運行還是被灰塵污染，康耐視傳感器均能捕捉圖片并識別，抗干擾能力強。“不僅僅節(jié)省了人工，更重要的是產品缺陷率減少、每個陶瓷半成品的工藝參數都自動記錄在電腦里”，Jason 說。
在生產應用中，In-Sight視覺系統(tǒng)運行非常穩(wěn)定，測量準確，數據通訊方便靈活。該視覺系統(tǒng)能方便地通過以太網將視覺信息通訊至PLC和MES系統(tǒng)，可以直觀的通過Insight-explorer看到數據。“借助這套視覺系統(tǒng)，我們可更方便的獲得產品實時平行度數據和跟蹤各生產環(huán)節(jié)狀況，并能通過電腦進行數據分析，大大提高了自動化程度”，康寧公司工藝工程師如是說。
康寧公司的蜂窩陶瓷生產線增加In-Sight視覺系統(tǒng)后，使自動化程度和效率得到了很大提高。“有些任務是人工很難完成的，如測量網格平行度和惡劣環(huán)境下掃描二維碼，In-Sight視覺系統(tǒng)做到了，它讓產品網格平行度指標得到了量化，”Jason Wu最后評價說，“康耐視視覺系統(tǒng)在智能制造和工業(yè)4.0這種大趨勢下，應用優(yōu)勢得到彰顯。未來，我們公司還有很多制造環(huán)節(jié)需要借康耐視視覺系統(tǒng)來提高其智能化和信息化程度。”
圖1 Cognex 5100識別和測量產品網格平行度
圖2 經Congnex 5100獲取的測量網格圖像傳送至In-Sight Explorer軟件顯示平行度值
圖3 借助Cognex系統(tǒng)2D碼識別功能，對產品各個生產環(huán)節(jié)的工藝參數進行跟蹤
