Method Article

Simulation eines skalierten Montageprozesses in Zusammenarbeit mit einem Roboterarm und Überwachung durch ein Bildverarbeitungssystem zur Qualitätskontrolle

DOI:

10.3791/68888

August 29th, 2025

In This Article

Summary

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Hier stellen wir ein Protokoll für die Simulation und Überwachung eines skalierten halbautomatischen Montageprozesses vor, durch die Zusammenarbeit eines kollaborativen Roboters und die Verifizierung über ein Computer-Vision-System zur Qualitätskontrolle.

Abstract

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Dieses Protokoll beschreibt die halbautomatische Simulation einer skalierten Produktionslinie für die Montage eines pädagogischen Schneckenradsatzes unter Verwendung eines kollaborativen Roboterarms und eines Computer-Vision-Systems, um die Produktqualität zu überwachen, indem zwei Hauptkriterien bewertet werden: Form und Farbe. Ziel dieser Studie ist es, konsistente und zuverlässige Daten zu generieren, um die Leistungsfähigkeit, Stabilität und Konformität des Prozesses gemäß den Kundenspezifikationen zu bewerten. Das Protokoll bietet einen klaren methodischen Rahmen für die Erfassung und Analyse von Schlüsselindikatoren durch statistische Prozesskontrolle (SPC) unter Verwendung von Fähigkeitsindizes wie Prozessfähigkeit (Cp), Prozessfähigkeitsindex angepasst für die Zentrierung (Cpk), obere Prozessfähigkeit (Cpu) und untere Prozessfähigkeit (Cpl) sowie grafische Werkzeuge wie Histogramme und Regelkarten. Diese ermöglichen die Identifizierung von Abweichungen und Trends bei kritischen Produkteigenschaften. Die Ergebnisse der Formauswertung deuten darauf hin, dass der automatisierte Prozess unter statistischer Kontrolle steht, wenn auch mit einer Tendenz zur oberen Spezifikationsgrenze, was darauf hindeutet, dass der Prozessmittelwert angepasst werden muss. Im Gegensatz dazu zeigt die Farbauswertung eine größere Variabilität, eine geringe Prozessfähigkeit (Cpk = 0,539) und Punkte außerhalb der Kontrolle, was auf eine Instabilität hinweist, die sofortige Korrekturmaßnahmen erfordert. Basierend auf diesen Erkenntnissen wird empfohlen, Korrekturmaßnahmen zur Reduzierung der Farbvariabilität zu ergreifen, wie z. B. eine strengere Kontrolle der Eingaben, die Standardisierung der Lichtverhältnisse und die Überprüfung der Betriebsmethoden. Im Allgemeinen unterstreichen die Ergebnisse die Bedeutung der Integration automatisierter Technologien mit statistischen Tools wie SPC, um kritische Abweichungen zu identifizieren, Prozesse zu optimieren und die Produktkonformität sicherzustellen. Diese Synergie zwischen Automatisierung und statistischer Analyse bildet eine wichtige Säule, um die Wettbewerbsfähigkeit in immer anspruchsvolleren Industrieumgebungen zu erhalten. Darüber hinaus bietet dieses Protokoll eine solide Grundlage für die Implementierung von Verbesserungen in realen Produktionslinien.

Introduction

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Die rasante Weiterentwicklung der Automatisierung industrieller Prozesse hat zu einem bedeutenden Wandel der Fertigungssysteme geführt. Diese Entwicklung hat kritische Bereiche erheblich verbessert, darunter betriebliche Effizienz, Kosteneinsparungen, Prozessstandardisierung und Optimierung der Produktqualität1. In diesem Zusammenhang hat der technologische Fortschritt die Implementierung komplexerer und spezialisierterer Lösungen vorangetrieben, die in der Lage sind, den Anforderungen einer immer agileren, präziseren und anpassungsfähigeren Produktion gerecht zu werden2.

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Protocol

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Dieses Dokument beschreibt das Simulationsprotokoll, das entwickelt wurde, um einen skalierten Produktionsprozess mit einem kollaborativen Roboterarm halbautomatisch zu replizieren. Der Prozess wird überwacht, um zu überprüfen, ob die Baugruppe korrekt abgeschlossen wurde oder Fehler enthält. Das Protokoll ist in zwei Hauptphasen gegliedert: i) Ausführung der Vorgänge, die für die Durchführung der Montage mit Unterstützung des Roboterarms erforderlich sind (Abschnitte 1-3); ii) Konfiguration des Computer-Vision-Systems, das zur Überwachung und Überprüfung der montierten Komponente verwendet wird (Abschnitte 4-8).

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Results

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Dieses Dokument stellt ein Protokoll für die halbautomatische Simulation eines skalierten Modells eines Produktionsprozesses unter Verwendung eines kollaborativen Roboterarms vor. Die Qualität des Endprodukts wird durch ein Computer-Vision-System bewertet, das kritische Merkmale der Baugruppe überprüft.

Ein wesentliches Instrument zur Identifizierung und Analyse potenzieller Fehler in einem Produktionsprozess ist die statistische Prozesskontrolle (SPC), die au.......

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Discussion

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Auf dem heutigen wettbewerbsintensiven globalen Markt sind kontinuierliche Verbesserung und Anpassungsfähigkeit für ein Unternehmen unerlässlich, um seine Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten und sein Überleben zu sichern. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, die Erwartungen der Kunden zu übertreffen, indem Qualitätsprodukte pünktlich und zu wettbewerbsfähigen Kosten geliefertwerden 29.

Die skalierte Simulation von Produktionsprozesse.......

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Disclosures

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Die Autoren haben keine Interessenkonflikte offenzulegen.

Acknowledgements

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Dieser Artikel wird vom Nationalen Polytechnischen Institut (Instituto Politécnico Nacional) Mexikos im Rahmen des Projekts Nr. 20250776 unterstützt, das vom Sekretariat für Forschung und Postgraduiertenforschung (Secretaría de Investigación y Posgrado), Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación (SECIHTI) gefördert wird. Zusätzliche Unterstützung erhielt ich durch das Stipendium, das mit der CVU 1145035 von der Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación (SECIHTI) gewährt wurde. Darüber hinaus wird dieser Artikel auch von der Metropolitan Autonomous University (Universidad Autónoma Metropolitana) von ....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Kollaborativer RoboterarmUniversal Robot UR3-Modell (CB-3 UR3)
FörderbandGamalier Ein Förderband mit den Maßen 30 x 150 cm
Fotoelektrischer SensorOMRONE3F2-DS10B4-N 
SehsystemSchlüsselCV-X-300 

References

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  1. Broday, E. E. The evolution of quality: from inspection to quality 4.0. Int J Qual Serv Sci. 14 (3), 368-382 (2022).
  2. Galindo-Salcedo, M., Pertúz-Moreno, A., Guzmán-Castillo, S., Gómez-Charris, Y., Romero-Conrado, A. R. Smart manufacturing applications for inspection....

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