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新点火线圈全自动工作站

2017/6/2

系统背景 
点火线圈是汽车点火装置的核心部件之一,它安装在发动机上面,产生点火高压并通过高压线到达火花塞,使其产生强烈电火花,点燃混合气体,推动活塞运动。它实际上是一个升压变压器,可以将蓄电池电压转变为几万伏的高压。
泛华曾为客户提供过多套点火线圈测试系统,包括:笔试点火线圈测试台、4 工位点火线圈工作站、6 工位点火线圈工作站等。最新一代点火线圈工作站包括9个工位,以自动化流水线的方式,实现了高度自动化的装配、测试、打码、卸件等操作。
系统简介

工作站的9个工位分别为装件工位、机器人装配工位、二维码扫码工位、测试工位、位置度检测工位、涂润滑脂工位、打码工位、Rework工位、卸件工位。系统应用模块化、系统协调联动、高压屏蔽等技术,实现了点火线圈各项功能、电气性能指标的全面测试,以及各工位之间的流程控制。

1、装件工位:将DUT两部分(未装配件)安放在定制的pallet上,拔动鼠尾开关,放行。
2、装配工位:通过 ABB 机器人完成DUT两部分的装配。机器人上装有气爪,完成DUT、装配与松开动作。此工位前端装有传感器检测DUT是否装配,如果放在pallet上的DUT为已装配件,则直接放行;工位后端配置工业照相机,通过视觉图像的方式判断是否装配到位。
3、二维码扫码工位:此处扫描DUT上半部分的出厂二维码,并记录此数据。
4、测试工位:完成初级电流,次级电阻,次级电压,次级电流,接地电阻,点火能量,EST电流等项目的测试。其中次级电压高达40kV,应用高压屏蔽技术实现精确测量。(配图:测试工位)
5、位置度检测工位:主要是完成 DUT 位置度检测和电容泄露功能。位置度检测也非常关键,它检测的是点火线圈在发动机上的安装孔位置与大小,如果此项检测有误,将造成其安装脱落,对整车性能造成影响。
6、润滑工位:完成 DUT 涂润滑脂功能,系统配专用旋转气缸,使得润滑脂更均匀。
打码工位:完成 DUT 激光打码工作。系统采用激光打码机,可清晰打印二维码等内容。另外工位后端配有扫码器,扫描打码内容,并判断打码内容是否正确,实现double check。在数据管理阶段,扫描此二维码,可以得到被测件全部相关信息。

7、Rework工位:即废件工位。系统通过机械手自动将不合格 DUT 连同pallet 一起放入废料桶。废料桶安装有传感器,当数量超过三个后系统自动报警,提示操作员将处理。通过扫描DUT 的二维码,软件自动提取此DUT 的所有测试信息并显示,供rework 使用。
8、卸件工位:完成所有测试后,系统自动卸载 DUT 到下一条流水线,空pallet 自动流入装件工位。

另外,各柜门均安装有安全门锁,确保安全操作。整个过程无需人工干预,高效的同时更避免了由于人工操作错误而造成的错检或漏检。

特性详解

工作站采用了当今世界上先进的模块化、标准化测控技术和产品。系统应用开放的PXI为主控测试平台,通过西门子PLC对设备的运行进行监测与流程控制;软件控制部分LabVIEW与PLC进行实时通信与信号交互。丰富的开发经验辅以优良的配置,造就了兼具可靠性高,性价比优良,实用性强、操作简单、维护方便等特点的高性能系统。

1、整个工作站由9个工位组成,被测件安放在定制的pallet上,通过自动化传送带实现循环式传送;基于PLC逻辑控制系统完成打码机动态打码控制、执行器控制及外部各种传感器数据读取。这种高集成度的自动化流水线不仅节省空间,更极大的提高了生产效率。


2、定制pallet与专用夹具。当传送带到达固定工位后,有专用气缸固定pallet,然后进行相关测试与装配工作,完成后,继续放行,运转到下一个工位。
3、采用了RFID技术,又称射频识别系统。每个pallet上均装有电子标签(ID Tag),它具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象;每一个工位上配置RFID解读器(Reader)。标签进入磁场后,接收解读器发出的射频信号同时发送出存储在芯片中的产品信息,完成pallet相关信息的传递与记录。
4、点火线圈对测试指标的要求极高,包括高达40kV的次级电压,20A的初级电流等,为保证测试精度,以往需要在不同的工位上分别实现各项指标的测试;新工位站,升级了高压屏蔽与系统隔离技术,不仅在一个工位上实现全部基础测试内容(点火计数,初级电流、次级电压、次级电阻、接地电阻),还增加了点火能量、EST电流等测试项。

测试项

范围

精度(单位)

点火计数

0~10000

1

初级电流

0~20A

0.05

次级电阻

0~10kΩ

0.1

次级电压

0~40kV

0.05

次级电流

0~200mA

0.1

点火能量

0~100mJ

0.1

生产节拍

9s


5、系统气动控制部分采用分布式设计,所有阀岛与传感器采用profilbus总线方式与PLC通讯,进行控制与采集。简化系统线束,提供系统可靠性。
6、采用质量优秀的进口气缸和电磁阀,保证了设备各个工位的机械手位置的准确;采用先进的伺服电机对各个工位控制,保证了Pallet与DUT在各个工位轮换精准。
数据管理与溯源:
1、安装在pallet上的RFID电子标签可以实现流转信息的记录,PLC通过总线组态通讯,得到pallet在各个工位上的所有信息,并以此为依据,实时控制相应工位进行动作。
2、另外,还可以通过扫描每个被测件上的二维码,对所有被测件的信息进行查询与统计,实现数据溯源。

系统构成

小结
本系统结合了测试与工业自动化的优势,可以实现自动运行;经过后期的整体联调,可达到9秒的生产节拍,有效提高生产效率。