Automatisation de lignes de production de connecteurs

Une ligne de fabrication modulaire pour connecteurs de moteur de la société IWM Automation.

Depuis plusieurs mois, la chaîne de montage ramifiée d’un équipementier automobile renommé produit, 24 heures sur 24, différentes variantes de connecteurs de moteurs, avec un taux d’erreur tendant vers zéro. L’installation d’environ 10 m de long de la société IWM Automation GmbH, basée à Porta Westfalica en Rhénanie-du-Nord-Westphalie, est le résultat d’une étroite collaboration avec le spécialiste des capteurs et de l’automatisation Balluff.

IWM Automation est un fabricant de machines spéciales, qui se concentre sur des solutions individuelles destinées aux systèmes d’assemblage et de test. Ses clients sont principalement des entreprises automobiles ainsi que leurs fournisseurs.

Plus de cent tests sur six stations

Le défi particulier de cette installation d’assemblage de connecteurs de moteur réside dans la surveillance des différents processus d’assemblage, d’estampage et de test. Plus de cent tests sont effectués avant, pendant et après les différentes étapes de travail, tests dont les résultats sont mis à la disposition de la commande centrale de la machine.

Les boîtiers de base sont alimentés par des bandes transporteuses à une ou deux voies. Après être passés par plusieurs stations, ils sont acheminés à la fin de l’installation sous la forme de cinq types de connecteurs configurés différemment.

La caméra SmartCamera BVS SC de Balluff permet de lire les codes machine, le texte ou les numéros de série. Elle stocke jusqu’à cent programmes d’inspection.

Un processus parfois complexe

Le processus de fabrication, parfois complexe, se déroule en plusieurs étapes sur six stations. Les composants des connecteurs sont assemblés de manière entièrement automatique, selon le type, avec jusqu’à 64 broches estampées pour chaque variante. Ils sont contrôlés et marqués individuellement par laser.

Les différents composants sont alimentés au moyen de bandes d’alimentation ou par des récipients verseurs et des pots vibrants. Les applicateurs de préhension et d’assemblage saisissent les composants et les positionnent à un endroit prédéterminé sur les boîtiers de connecteurs alimentés sur des porte-pièces. À la condition que les composants soient préalablement reconnus comme corrects et exempts de défauts.

Tous les porte-pièces sont équipés de tags RFID, lus par des têtes de lecture/écriture du système Balluff RFID industriel BIS M, le long de la chaîne de montage ou dans les différentes stations.

« Le défi consiste à concevoir la structure et le processus d’assemblage en plusieurs étapes de connecteurs, qui doivent être configurés différemment de manière intelligente. Ces étapes sont coordonnées de façon optimale et garantissent les performances », déclare Torsten Meyer, chef de projet. Tout au long de la chaîne de production automatisée, il a fallu résoudre un ensemble de tâches différentes. Balluff a prodigué son assistance technique dans l’accomplissement de ces tâches. L’objectif était de minimiser les taux d’erreur tout au long du processus. Les pièces présentant des défauts doivent être identifiées comme telles et mises à l’écart.

Contrôle de la position, de l’alignement et des distances

Le contrôle de la position, de l’alignement ou des distances des objets, la vérification de l’exhaustivité, ainsi que le contrôle des étapes de travail exécutées précédemment sont des questions centrales dans la chaîne de montage. Les systèmes de traitement d’images industriels, tels que la caméra SmartCamera BVS SC proposée par Balluff, qui permet de lire les codes machine, le texte ou les numéros de série, sont particulièrement destinés à ces tâches.

Le logiciel associé aide les robots à trouver leur position et reconnaît la position, l’état et les détails des composants. « Dès la première phase de conception, nous avons décidé d’utiliser le système Balluff Vision Solutions, qui offre une gamme d’applications facilement intégrées, polyvalentes et puissantes pour les tâches de contrôle visuel de la qualité, d’identification et de positionnement. Il détecte les erreurs de traitement à un stade précoce et permet ainsi d’éviter les défaillances », souligne Torsten Meyer.

Avec cette solution, l’utilisateur reçoit un ensemble complet comprenant le logiciel, la bibliothèque, les manuels d’utilisation qui sont intégrés dans la caméra, ainsi que l’aide en ligne. L’offre est particulièrement destinée aux utilisateurs qui n’ont pas à faire face à des tâches de traitement d’images au quotidien. L’utilisation est simple et intuitive, une adaptation souple à l’environnement d’automatisation, ainsi que l’utilisation de normes industrielles assistent l’utilisateur à tous les niveaux.

Qu’il s’agisse de connecteurs à 64, 32 ou 24 broches, la SmartCamera Balluff détecte si le type de connecteur correct est présent.

Les images pour l’analyse fournies en 200 à 300 ms

Dans les deux premières stations de la ligne d’assemblage, trois caméras SmartCamera vérifient la présence des boîtiers de connecteur et leur position dans la zone de détection. Sur deux voies, basées sur le contour, elles contrôlent si un connecteur de 64, 32 ou 24 broches se trouve devant la lentille.

Assistées par les systèmes d’éclairage surfacique et linéaire Balluff, les caméras détectent si un insert blanc ou noir est monté sur le côté. La puce CMOS intégrée au capteur fournit rapidement les images pour l’analyse, le temps d’évaluation étant de 200 à 300 ms. Les utilisateurs peuvent également accéder aux images enregistrées. La caméra stocke jusqu’à cent programmes d’inspection, les fonctionnalités étendues d’importation et d’exportation avec des images d’entraînement s’avérant être des caractéristiques précieuses.

Les SmartCamera effectuent le test final de verrouillage des connecteurs et vérifient les distances entre les languettes de verrouillage et le boîtier de connecteur.

Trois caméras contrôlent les broches des connecteurs

Trois SmartCamera sont responsables du contrôle des broches des connecteurs dans la troisième station. Une lumière surfacique éclaire le connecteur ; les faces frontales des broches sont scannées individuellement avec des outils de luminosité. Ce n’est que si toutes les broches sont présentes et correctement estampées, que les connecteurs restent dans le processus de production.

Une autre caméra vérifie la présence des images d’estampage des inserts de connecteur et des ergots de verrouillage. À la fin du processus, deux autres caméras effectuent le test final de verrouillage des connecteurs, puis vérifient les distances entre les languettes de verrouillage et le boîtier de connecteur. Si les conditions ne sont pas remplies, le système de traitement de l’image déclenche l’éjection immédiate du composant, garantissant ainsi que seules les pièces conformes quittent l’usine.

Selon le modèle, jusqu’à 64 broches sont estampées dans cette station. Une SmartCamera contrôle ensuite le résultat de l’estampage.

Configuration et utilisation intuitives

Les SmartCamera peuvent être facilement configurées et utilisées intuitivement à l’aide de navigateurs Web standard ou de l’interface utilisateur du système Balluff Vision Solutions. Les programmes d’inspection souhaités peuvent être générés facilement et les résultats de l’inspection transmis au système de commande ou aux serveurs de fichiers. Les caméras peuvent être intégrées dans l’environnement système par le biais d’entrées/sorties numériques, de l’interface LAN standard, Profinet ou Ethernet/IP. Des capteurs supplémentaires peuvent être intégrés via l’interface du module IO-Link Master.

Les SmartCamera peuvent être configurées de telle sorte que seules les données pertinentes pour le système de commande doivent passer par le réseau du processus. Cela permet de minimiser la charge de données et de sécuriser le réseau du processus. Toutes les fonctions importantes, mais aussi les modes de surveillance, de configuration et de statistiques, sont clairement affichés. En mode moniteur, le programme d’inspection fonctionne en continu, les résultats étant transmis à l’automate programmable ou à un ordinateur de commande via des paquets de résultats.

En mode statistique, l’utilisateur peut afficher le taux de rendement global et les valeurs statistiques des différents paramètres. Avec tous les outils, seuls les paramètres pertinents pour les réglages sont visibles à tout moment. Chaque caméra peut être adaptée de manière spécifique aux besoins individuels.

Des algorithmes d’analyse intelligents

Le système Balluff Vision Solutions a permis à IWM Automation de stabiliser l’ensemble du processus de production. Des algorithmes d’analyse intelligents produisent les résultats via l’interface et dans le format souhaité. En raison de la grande souplesse du traitement des images, les données pertinentes pour la création de valeur peuvent obtenues à tout moment. Comme le système peut être utilisé via un navigateur Web sans logiciel spécial, des concepts de maintenance et de service à distance rapides et conviviaux peuvent être mis en œuvre.