เนื้อหาวันที่ : 2011-09-01 11:07:17 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 1838 views

ระบบเซ็นเซอร์ Cognex In-Sight®

พบกับความสามารถที่น่าทึ่งในการตรวจสอบคุณภาพของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่โรงงานประกอบรถยนต์โรโนลท์ ประเทศฝรั่งเศส

          การปรับปรุงสายงานผลิตช่วยยกระดับความสามารถในการทำกำไร ระบบเซ็นเซอร์ Cognex In-Sight® ใช้ตรวจสอบคุณภาพของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่โรงงานประกอบรถยนต์โรโนลท์ (Renault) เมือง Sandouville ประเทศฝรั่งเศส

          บริษัท Cognex Corporation เป็นบริษัทผลิตแมชชีนวิชั่น ระบบเซ็นเซอร์ และเครื่องอ่าน        บาร์โค้ดสำหรับการนำมาใช้งานระบบแมชชีนวิชั่นเชิงอุตสาหกรรมในอุตสาหกรรมยานยนต์  การทำงานที่โรงงานประกอบรถยนต์เรโนลท์ซึ่งตั้งอยู่ที่เมือง Sandouville มีการนำมาใช้งานในส่วนที่เกี่ยวข้องกับการตรวจสอบความสมบูรณ์ของการเชื่อมด้วยเลเซอร์  ซึ่งในบางครั้งเป็นสาเหตุทำให้รถยนต์ที่ประกอบเรียบร้อยแล้วจำเป็นต้องถูกคัดแยกเป็นของเสียและถูกส่งไปยังโรงเก็บชิ้นส่วนเศษเหล็ก  นี่เป็นเพียงตัวอย่างที่สามารถหาได้โดยใช้ระบบแมชชีนวิชั่นเชิงอุตสาหกรรมในการตรวจสอบคุณภาพ  ก่อนผ่านกระบวนการผลิตในลำดับต่อไปเพื่อเพิ่มมูลค่าให้กับชิ้นส่วนในสายงานผลิต

          โรงงาน LHA ของเรโนลท์ตั้งอยู่ในพื้นที่ Normandie ซึ่งตั้งอยู่ในเมือง Sandouville และมีท่าเรือและนิคมอุตสาหกรรม Le Havre (อยู่ในการควบคุมของกรมประมงและการเดินเรือ) โรงงานประกอบตัวถังที่ปรับขยายได้มีความเชี่ยวชาญเป็นพิเศษในการผลิตรถยนต์รุ่นที่ขายดี เช่น รถยนต์รุ่น Laguna รวมถึงรุ่น Vel Satis และ Espace IV  เช่นเดียวกับโรงงานผลิตหลักสำหรับรถยนต์เหล่านี้  โรงงานนี้ใช้พื้นที่ทั้งหมด 1.52 ตร.กม. และมีพื้นที่ใช้งาน 0.6 ตร.กม. และใช้คนงานเกือบ 6,000 คน

          โรงงานประกอบด้วยแผนกการผลิต 4 แผนกคือ แผนกอัดรีด แผนกโลหะแผ่น แผนกงานสี และแผนกประกอบโดยมีแผนกและฝ่ายสนับสนุนอื่นๆ อีก 8 แผนก  กำลังการผลิตคือ 1,900 คันต่อวัน  โรงงาน Sandouville เป็นโรงงานประกอบตัวถังรถยนต์แห่งแรกของกลุ่มเรโนลท์ที่ได้รับใบรับรอง ISO 14001 ในเดือนธันวาคม 1998

          การใช้งานระบบแมชชีนวิชั่นถูกนำมาติดตั้งเพื่อใช้งานในโรงงานอัดรีด  โรงงานจะสร้างชิ้นส่วนโลหะแผ่นที่ใช้ทำโครงนอกของตัวถังรถยนต์  โดยงานหลักๆ ประกอบด้วยการตัด การประกอบ และการเชื่อมโลหะแผ่นแบบจุด เช่นเดียวกับการอัดรีดโลหะแผ่นซึ่งใช้สำหรับผลิตชิ้นส่วนต่างๆ ของรถยนต์  โรงงานอัดรีดนี้จะส่งชิ้นงานที่ได้ไปยังโรงงานโละแผ่นซึ่งจะการประกอบชิ้นส่วนที่เป็นโครงนอกของตัวถังรถยนต์  หลังจากนั้นก็จะส่งผ่านไปยังโรงงานทำสีก่อนการประกอบขั้นสุดท้าย

          ระบบแมชชีนวิชั่นที่ติดตั้งถูกออกแบบสำหรับการตรวจสอบด้านซ้ายและด้านขวาของโครงนอกตัวถังของรถยนต์รุ่น Laguna  โดยระบบที่ทำการติดตั้งนี้ยังสามารถใช้เพื่อการตรวจสอบชิ้นส่วนที่แตกต่างกันได้ 4 จุด

          แต่ละด้านของโครงนอกตัวถังถูกสร้างขึ้นมาจากชิ้นส่วน 2 ชิ้นซึ่งประกอบโดยใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์  บริเวณรอบๆ รอยเชื่อมอาจจะมีตำหนิและจำเป็นต้องมีการตรวจจับ  ขณะที่การทำงานด้วยการอัดรีดแบบต่างๆ (เพื่อที่จะสร้างรูปทรงของชิ้นส่วนที่แตกต่างกันขึ้นมา  อาจจะมีรอยแตกที่เห็นชัดเจนหรือรอยแตกบางส่วนเกิดขึ้นมาได้  เมื่อชิ้นส่วนถูกเก็บแยกไว้ที่ส่วนท้ายของสายงานผลิต  ชิ้นส่วนที่แสดงให้เห็นถึงจุดบกพร่องดังกล่าวสามารถที่จะตรวจพบตำแหน่งและทำการแก้ไขได้

          แต่ไม่ใช่เรื่องที่ง่ายนักสำหรับการตรวจหาตำแหน่งเป็นรูขนาดเล็ก  ซึ่งบางจุดวัดได้ประมาณ 0.3 มม. เท่านั้นโดยอาจจะเกิดเกิดขึ้นมาตามแนวเชื่อม  ถ้ามีรูเหล่านี้อยู่และไม่สามารถตรวจพบได้ที่ส่วนท้ายสายงานผลิต  และถ้าไม่ได้รับการแก้ไขการแยกออกจากกันของชิ้นส่วนก็สามารถที่จะเกิดขึ้นได้และส่งผลกระทบระดับที่รุนแรงต่อกำลังการผลิตของสายงานประกอบ  บางครั้งรูที่เล็กมากนี้ก็เพียงพอที่จะทำให้ตัวถังรถยนต์มีลักษณะภายนอกที่ไม่น่าดูมากนักหลังจากผ่านกระบวนการงานสีเรียบร้อยแล้ว


          ถ้าจุดบกพร่องเหล่านี้ไม่สามารถตรวจพบได้ก่อนรถยนต์ประกอบเสร็จ  ผลที่เกิดขึ้นตามมาคือ ค่าใช้จ่ายที่สูงขึ้นสำหรับการซ่อมแซมซึ่งเป็นเรื่องที่ทำได้ยาก  และบางครั้งก็ไม่มีตัวเลือกอื่นนอกจากส่งตัวถังรถยนต์ไปยังโรงเก็บชิ้นส่วนเศษเหล็ก

          การตรวจสอบการเชื่อมถูกทำขึ้นมาก่อนหน้านี้โดยคนงานหลายคนซึ่งเป็นผู้ที่ต้องพยายามจัดการกับชิ้นงานที่มีขนาดและน้ำหนักที่มากกล่าวคือ ด้านข้างของโครงนอกตัวถังมีความยาวประมาณ 3.4 เมตร กว้าง 1.6 เมตร และหนักเกือบ 30 กก.  ในการทำงานนั้นพวกเขาจะใช้แหล่งกำเนิดแสงเพื่อส่องไปที่ด้านหนึ่งของชิ้นส่วนและตรวจสอบจากอีกด้านหนึ่งว่าแสงมีการส่องผ่านทะลุมาหรือไม่  ถ้ามีแสงส่องผ่านทะลุก็หมายถึงรอยแตกหรือรูที่เกิดขึ้นในชิ้นส่วน  รูปแบบของการควบคุมคุณภาพแบบนี้ (แม้กระทั่งการทำงานในวิธีการที่เหมาะสมก็ตาม) ไม่สามารถที่จะมองเห็นรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กมากได้

          ที่โรงงานประกอบรถยนต์ของโรโนลท์เมือง Sandouville ทาง Patrice Dumont ซึ่งเป็นผู้จัดการฝ่ายระบบอัตโนมัติและเป็นคนหนึ่งที่ทำงานในฝ่ายอัดรีดของแผนกวิศวกรรมยานยนต์ส่วนภูมิภาค (DIVD) ซึ่งขึ้นอยู่กับศูนย์เทคโนโลยีของเรโนลท์ (Renault Technocentre) ที่ Saint Quentin เมือง Yvelines

          ก่อนหน้านี้บางครั้งทาง Patrice Dumont ได้มีโอกาสในการเข้าร่วมการสัมมนาที่จัดขึ้นมาโดยบริษัท Cognex ซึ่งเป็นบริษัทชั้นนำที่ผลิตและจำหน่ายระบบแมชชีนวิชั่นที่ใช้กับเครื่องจักรในโรงงาน  เขาได้ตระหนักว่าระบบแมชชีนวิชั่น (ซึ่งถูกนำมาใช้งานกันอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมทั่วไปเป็นทางเลือกที่ดีกว่าเมื่อเทียบกับวิธีการควบคุมคุณภาพแบบอื่น) สามารถที่จะนำมาใช้เพื่อแก้ไขปัญหาที่มีอยู่ได้  ซึ่งระบบนี้จะช่วยลดความยุ่งยากของงานบางอย่างที่โดยปกติทำโดยคนงาน  แต่ไม่มีผลกระทบจากความเหนื่อยล้าเหมือนกับการใช้สายตาของคน  โดยระบบนี้ยังคงทำงานอย่างต่อเนื่องเพื่อประกันถึงคุณภาพของผลิตภัณฑ์และกำลังการผลิตที่ดีขึ้น

          ทาง Patrice Dumont ได้ตัดสินใจที่จะประเมินวิธีการแก้ปัญหาโดยอิงจากระบบแมชชีนวิชั่น เชิงอุตสาหกรรม  และถูกนำมาติดตั้งเป็นส่วนหนึ่งของโรงงานประกอบรถยนต์ของโรโนลท์ที่ Sandouville สิ่งที่จำเป็นต้องทำคือต้องแน่ใจว่าการตรวจสอบแบบนี้สามารถที่จะดำเนินการได้อย่างเหมาะสมโดยใช้ระบบแมชชีนวิชั่น และเครื่องต้นแบบสามารถที่จะดำเนินการได้อย่างรวดเร็วสำหรับการทดสอบครั้งแรก  ผู้ผลิตระบบแมชชีนวิชั่นหลายรายได้พยายามนำเสนอผลิตภัณฑ์ของพวกเขา  แต่ทาง Cognex ได้รับความไว้วางใจในที่สุด และระบบเซ็นเซอร์วิชั่น In-Sight® ถูกเลือกมาใช้เพื่อทดสอบ

          ในเดือนกรกฎาคม ปี 2002 เครื่องต้นแบบถูกทำการทดสอบ  การทดลองเดินเครื่องระบบได้พิสูจน์ให้เห็นถึงข้อสรุปว่า การทำงานของเครื่องทดสอบมีความถูกต้อง 100%  ระบบเซ็นเซอร์วิชั่น    In-Sight® ของ Cognex สามารถตรวจจับจุดบกพร่องได้ทุกจุด  ข้อตกลงและเงื่อนไขถูกจัดทำขึ้นมาเป็นเอกสารทางการ  และโต๊ะงานทดสอบอันแรกถูกสั่งซื้อเพื่อไปติดตั้ง  โดยมีการระบุว่าระบบนี้ควรจะสามารถตรวจจับรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาด 0.3 มม. ได้  ในความเป็นจริงแล้วระบบได้พิสูจน์ให้เห็นว่าสามารถตรวจจับรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่านี้ได้

          โต๊ะงานทดสอบแรกถูกนำเข้ามาติดตั้งประมาณกลางปี 2003  โต๊ะงานทดสอบตัวที่สอง (มีขนาดเล็กกว่า) ถูกสั่งซื้อหลังจากนั้นเพื่อนำมาใช้สำหรับการตรวจสอบโครงด้านข้างของรถยนต์รุ่นต่างๆ (Laguna, Vel Satis และ Espace) สำหรับสายงานผลิตอื่น  โดยโต๊ะงานทดสอบแต่ละตัวจะมีระบบเซ็นเซอร์วิชั่น In-Sight® 4 ตัว

โต๊ะงานทดสอบด้านข้างโครงนอกตัวถังรถยนต์
          โต๊ะงานทดสอบตัวแรกเป็นโครงโลหะมีความยาวประมาณ 5 เมตรและกว้างประมาณ 2 เมตรและหนักประมาณ 5 ตันโดยมีแท่นรองหนา 5 ซม. สำหรับการยึดโครงสร้างเพื่อวางชิ้นส่วนที่ต้องการตรวจสอบ  พร้อมกับการใช้ระบบการส่องแสงจากด้านหลังโดยใช้หลอด LED  โต๊ะงานทดสอบถูกนำมาเชื่อมต่อที่ท้ายสายงานอัดรีดทุกครั้งเมื่อเริ่มต้นทำการผลิตโครงนอกตัวถังรถยนต์

          กล้อง In-Sight® ของ Cognex 1000 จำนวน 4 ตัว(โดยแต่ละตัวมีการวางในกล่องที่มีการป้องกันเป็นอย่างดี) ถูกวางที่ด้านบน, เหนือแท่นรอง และวางไขว้กันบนคานรองรับ  หน้าจอควบคุมถูกติดตั้งอยู่ที่ด้านหนึ่งของโต๊ะงานทดสอบในกล่องซึ่งระบบควบคุมนั้นถูกติดตั้งอยู่  ระบบการทำเครื่องหมายสำหรับชิ้นส่วนที่มีจุดบกพร่องถูกทำการติดตั้งที่ปลายอีกด้านหนึ่ง

          ชิ้นส่วนที่จะถูกตรวจสอบ (ด้านข้างของโครงนอกตัวถังรถยนต์) มีขนาดที่วัดได้โดยประมาณคือ ยาว 3.4 เมตร กว้าง 1.6 เมตร และหนัก 30 กก.  ชิ้นงานเหล่านี้ถูกวางบนส่วนรองรับที่ใช้สำหรับจุดประสงค์นี้บนโต๊ะงานทดสอบโดยใช้หุ่นยนต์เป็นตัวจัดการโยกย้ายชิ้นงาน  พื้นที่เป้าหมายคือ การวัดครอบคลุมพื้นที่ยาวประมาณ 10 ซม. กว้าง 5 ซม. โดยใช้กล้องสองตัววางเอียงทำมุม 45º เพื่อตรวจจับเป็นรูปตัวยูบนพื้นที่ที่ถูกเชื่อม

          กล้องสามารถที่จะตรวจจับระดับแสงที่ต่ำมากได้ซึ่งเกิดจากระบบการส่องแสงจากด้านหลังและผ่านทะลุรูต่างๆ ที่เกิดขึ้น  โดยบางรูนั้นมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 0.1 มม. เท่านั้น

          ถ้าชิ้นส่วนไม่พบจุดบกพร่อง  ก็จะมีการแสดงผลขึ้นบนหน้าจอควบคุม  ถ้าชิ้นส่วนมีจุดบกพร่อง  ระบบก็ยังแสดงผลขึ้นบนหน้าจอควบคุมเช่นกัน  และจะมีหลอดไฟสีแดงติดขึ้นมาที่ท้ายสายงานผลิตเมื่อพบจุดบกพร่องทุกครั้ง  และสุดท้ายชิ้นส่วนนี้ก็จะถูกทำเครื่องหมายโดยการพ่นหมึกกำกับเพื่อให้ชิ้นงานนี้ไม่สามารถนำไปใช้งานต่อไปได้

          ความเร็วของการควบคุมที่ดำเนินการบนสายงานผลิตเป็นปัจจัยกำหนดหลักสำหรับโครงการนี้กล่าวคือ การทำงานทั้งหมด (การวางตำแหน่งชิ้นงาน ระบบแมชชีนวิชั่นและการวิเคราะห์ภาพ

          การตรวจจับและการทำเครื่องหมายต้องไม่ลดอัตราความเร็วในการผลิตไม่ว่ากรณีใดๆ)  ที่ขั้นตอนนี้ระบบของ Cognex ได้พิสูจน์ให้เห็นถึงข้อดีบางประการกล่าวคือ อัตราการผลิตที่ระบุในข้อตกลงและเงื่อนไขคือ 900 ชิ้นต่อชั่วโมง  อัตราการผลิตปัจจุบันคือ 420 ชิ้นต่อชั่วโมงสำหรับด้านข้างของโครงนอกตัวถัง และ 850 ชิ้นต่อชั่วโมงสำหรับโครงด้านข้าง

          ระบบถูกเชื่อมต่อไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีฮาร์ดดิสก์สำหรับการบันทึกภาพชิ้นส่วนที่มีจุดบกพร่องได้ตลอด 1 ปี  วิธีการนี้ทำให้ปัญหาที่พบสามารถที่จะนำมาวิเคราะห์ต่อภายหลังได้  ซึ่งเป็นส่วนสนับสนุนเพื่อให้แน่ใจถึงความสามารถในการติดตามชิ้นงานและสำหรับการเฝ้าตรวจสอบได้ในกะทำงานต่างๆ (วัน ชั่วโมง กล้อง 1 และกล้อง 2 เป็นต้น)

ความง่ายของการใช้งาน
          จุดประสงค์ของโครงการนี้คือ การหาวิธีการและระบบสำหรับการตรวจสอบการเชื่อมอัตโนมัติ  หลักการตรวจสอบโดยใช้ระบบการส่องแสงจากด้านหลังไปยังพื้นที่ที่ต้องการตรวจสอบ  การหันไปใช้กล้องสำหรับการตรวจสอบดูว่ารังสีของแสงสามารถผ่านพื้นที่รอยเชื่อมได้หรือไม่และนำผลที่ได้มากตัดสินใจ 

อย่างไรก็ตามเพื่อที่นำเอาระบบ “มาปรับใช้ในทางอุตสาหกรรมได้จริง” ยังมีจุดต่างๆ ที่ต้องมีการตรวจสอบกล่าวคือ ประการแรกคือ เครื่องมือสำหรับการประมวลผลภาพต้องมีประสิทธิภาพที่เพียงพอ (นั่นคือ ความเที่ยงตรงและความน่าเชื่อถือ) เพื่อจดจำชนิดของจุดบกพร่องทั้งหมด  รวมถึงจุดที่ยากในการตรวจสอบด้วยตาเปล่า  และประการที่สองคือ การตรวจสอบ 100% โดยต้องไม่ลดความเร็วของการผลิต

          “เราต้องป้อนข้อมูลเพื่อให้ระบบเรียนรู้เกี่ยวกับจุดบกพร่องที่ต้องสามารถระบุได้”  Patrice Dumont กล่าว  “ระบบได้มีการพัฒนาให้มีความก้าวหน้ามากขึ้น  ขณะเดียวกันเราต้องทำให้ผู้ใช้คุ้นเคยกับการใช้งานระบบ  เมื่อระบบสามารถที่จะจำประเภทของชนิดของจุดบกพร่อง  อัตราการจดจำก็จะมีค่าสูงประมาณ 99.99%” เขากล่าวเพิ่มเติม 

ปัญหาหลักซึ่งต้องเอาชนะให้ได้เกี่ยวข้องกับการส่องสว่างในสภาพแวดล้อมการทำงาน  เนื่องจากการส่องสว่างที่มีอยู่ในโรงงาน แผนผังพื้นที่ทำงาน (พื้นผิวที่เป็นมันเงา) และการวางแนวอุปกรณ์  ทำให้เกิดการสะท้อนแสงขึ้นมาบนชิ้นส่วนซึ่งในบางครั้งจะไปรบกวนการทำงานของระบบและผลที่ได้ซึ่งอาจจะเกิดข้อผิดพลาดขึ้นมา  การวางตำแหน่งม่านที่ท้ายสายงานผลิตสามารถช่วยแก้ปัญหานี้ได้

          ในตอนนี้การตรวจสอบการเชื่อมสามารถทำได้สำหรับการผลิตทั้งหมด (ด้านข้างของโครงนอกตัวถังและโครงนอกด้านข้าง)  โดยมีอัตราการจดจำจุดบกพร่องอยู่ในระดับที่ยอมรับได้  ชิ้นส่วนที่มีจุดบกพร่องสามารถที่จะถูกระบุออกมาได้อย่างรวดเร็วและถูกแยกออกได้ที่ท้ายสายงานการอัดรีด  “เมื่อหมดเวลาทำงานโครงนอกตัวถังทั้งหมดที่มีจุดบกพร่องต้องถูกส่งไปยังโรงเก็บชิ้นส่วนเศษเหล็ก”  Patrice Dumont กล่าว  “การประหยัดที่ทำได้ในขั้นตอนนี้ไม่เพียงส่งผลดีในด้านการลงทุนเท่านั้น  แต่ข้อเท็จจริงที่ว่าจุดควบคุมด้วยแมชชีนวิชั่นที่ใช้ร่วมกัน 4 จุดยังมีส่วนช่วยในการยกระดับความสามารถในการทำกำไรของบริษัทได้อีกด้วย”
 
          วิธีการตรวจสอบการเชื่อมโดยใช้เครื่องมือจับภาพเชิงอุตสาหกรรมเป็นสิ่งที่ได้รับความสนใจจากโรงงานอื่นและดูเหมือนว่ากำลังจะมีการนำมาใช้งานกันอย่างแพร่หลาย  สิทธิบัตรที่ได้รับการขึ้นทะเบียนนั้นครอบคลุมถึงการใช้งานตามหลักการที่ระบุเอาไว้

ข้อมูลเกี่ยวกับค็อกเน็กซ์
ค็อกเน็กซ์ คือผู้จัดหาระบบวิชั่นซิสเต็มส์ชั้นนำระดับโลก  รวมทั้งวิชั่นซอฟแวร์  วิชั่นเซ็นเซอร์ และระบบตรวจสอบพื้นผิว  ซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตแบบออโตเมชั่น และยังเป็นผู้ออกแบบและพัฒนาระบบหรืออุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับ “การมองเห็น”  วิชั่นเซ็นเซอร์ของ  ค็อกเน็กซ์ถูกนำมาใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมแบบออโตเมชั่นทั่วโลกเพื่อช่วยในการควบคุมคุณภาพของสินค้าให้ดียิ่งขึ้นและลดต้นทุนในกระบวนการผลิต  ปัจจุบันค็อกเน็กซ์ผลิตและจำหน่ายระบบ machine vision ไปแล้วกว่า450,000  ระบบ สำนักงานใหญ่     ค็อกเน็กซ์ตั้งอยู่ที่เมืองเนทิค มลรัฐแมสซาชูเสส  และมีสำนักงานตั้งอยู่ในทุกภูมิภาคทั่วโลก

สอบถามข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับระบบแมชชีนวิชั่น
โปรดติดต่อคุณชยุตม์ รักชลธี, ค็อกเน็กซ์  ประเทศไทย          
โทร : +66 84 644 5982
อีเมล์ chayut.luckchonlatee@cognex.com