Modernizace kontroly kvality ve Vibracoustic: AI kontrola pryžových kolíků na komponentech pro automobilový průmysl

Úvod

Vibracoustic je přední světový odborník v oblasti automotive Noise, Vibration and Harshness (NVH), který poskytuje řešení na míru zvyšující komfort a podporující efektivitu, bezpečnost a životnost. Odbornost společnosti v rámci celého životního cyklu produktu a všech systémů vozidla, stejně jako její široké produktové portfolio, umožňují společnosti Vibracoustic řešit současné i budoucí výzvy v oblasti NVH napříč všemi segmenty automobilového průmyslu.

Tato případová studie popisuje projekt v závodě společnosti Vibracoustic v České republice, kde KINALI implementovalo vizuální kontrolu pryžových komponentů založenou na AI. Řešení výrazně urychlilo a zlepšilo vizuální kontrolu a zároveň přineslo dohledatelnost každého jednotlivého produktu pomocí snímků sériového čísla každého kontrolovaného produktu.

Požadavky a výzvy

V rámci průběžných aktivit společnosti Vibracoustic v oblasti AI, automatizace a zlepšování hledala společnost dodavatele, který by dokázal zajistit robustní automatizovanou standardizovanou vizuální kontrolu pryžových kolíků na tlumicích komponentech. Řešení muselo být plynule integrováno do výrobního procesu a zároveň zajistit dohledatelnost a ověřitelnost výsledků kontroly.

Největší výzvou však byla různorodost povrchů a vlastností. Na třech různých dílech je třeba detekovat různé možné vady, například praskliny, puchýře nebo nesprávné usazení. Situaci výrazně komplikuje skutečnost, že kolíky jsou během předchozí operace před vložením do kontrolní stanice mazány, což způsobuje odlesky a nerovnoměrné odrazy. Bylo nutné navrhnout řešení, které si poradí s více variantami dílů bez složité obsluhy a poskytne operátorovi jasnou a jednoznačnou zpětnou vazbu.

Abychom minimalizovali vliv odlesků, zvolili jsme difuzní osvětlení, které zajišťuje řízené nasvícení neovlivněné okolním světlem. Vzhledem k velkému počtu typů dílů je optický systém namontován na lineárních pojezdech, které přestavují kamery tak, aby byl kolík vždy plně v záběru.

Pro lepší ergonomii při ručním zakládání jsme navrhli držáky dílů s naváděcími prvky, které zajišťují správné ustavení. Jakmile operátor opustí pracovní prostor, spustí se kontrolní cyklus. Výsledek kontroly je operátorovi prezentován změnou barvy LED podsvícení na červenou nebo zelenou a také v uživatelském rozhraní Test-it-off na dotykové obrazovce.

Detekční algoritmus je založen na konvolučních neuronových sítích a celý proces detekce i provozního řízení je integrován do Test-it-off. Platforma umožňuje snadno nastavovat parametry programu, sbírat trénovací data a přepínat mezi verzemi neuronové sítě, včetně možnosti vrátit se ke starším verzím.

Řešení zahrnuje také zálohovací systém využívající úložiště se zrcadlenými disky. Díky tomu lze kontrolní snímky dohledat podle sériového čísla produktu až po dobu dvou let.

Implementace

Zařízení je navrženo jako samostatná buňka nezávislá na dalších technologiích. Nevyžaduje ukotvení ani připojení k jiným systémům, což usnadnilo instalaci. Uvedení do provozu přímo na místě trvalo jen několik hodin.

Během náběhu byla neuronová síť trénována s využitím dalších vzorků založených na augmentovaných datech, a to kvůli omezenému množství původně dostupných dílů pro trénování.

Po instalaci se ladění zaměřilo na doplňování dat a zvyšování spolehlivosti detekce u vybraných typů vad. Se zákazníkem jsme se dohodli na zahájení cíleného sběru dat. V rámci Test-it-off měl zákazník k dispozici nástroje, pomocí kterých po spuštění skriptu pro sběr dat přímo určoval, zda se v daném snímku vada nachází, či nikoli. Tím vznikl rychle roztříděný dataset pro trénování a zároveň bylo možné využít odborné znalosti zákazníka při identifikaci vad.

Po přetrénování byla nová verze neuronové sítě nasazena řízeným způsobem pomocí nástroje v Test-it-off, který umožňuje přepínání mezi jednotlivými verzemi. Zákazník může řídit, která verze neuronové sítě je právě spuštěna, a v případě potřeby se vrátit k dřívějším verzím. Tento cyklus sběru dat a řízeného nasazování nových verzí se opakoval několikrát, dokud nebyly splněny požadavky zákazníka.

Výsledky a dopad

Původní cíl projektu byl definován jako úspěšnost 90 % na vzorku 10 000 kusů. Během ladění byla se zákazníkem upřesněna priorita tak, že klíčovým požadavkem je nepropustit významné vady, což u těchto případů znamená dosáhnout spolehlivosti blížící se 100 %.

Díky nasazenému řešení již zákazník nemusí provádět finální kontrolu těchto dílů operátorem. Konzistence kvality se výrazně zvýšila a vznikají záznamy, které tvoří základ pro budoucí doložení kvality v případě reklamací. Ergonomický návrh pracoviště přispěl ke stabilizaci procesu a zlepšil uživatelskou zkušenost operátora z pohledu UX.

Získané zkušenosti

Pro KINALI jako integrátora projekt znovu potvrdil potřebu kvalitního datasetu a důsledného testování. Zároveň potvrdil přínos Test-it-off v každodenním provozu, při sběru dat a při řízeném verzování modelů.

Závěr

Tento projekt ukazuje, jak lze vizuální kontrolu založenou na AI zavést do výroby řízeným a praktickým způsobem, a to i v náročných podmínkách způsobených mazáním. Kombinací robustní optiky, stabilního osvětlení a řízeného verzování modelů na platformě Test-it-off získala společnost Vibracoustic opakovatelný proces kontroly napříč směnami a dohledatelnost prostřednictvím zpětně dostupných kontrolních snímků. Výsledkem je kontrolní řešení připravené pro nasazení ve výrobě, navržené tak, aby podporovalo konzistentní výstupní kvalitu a dlouhodobou dokumentaci.