Marquage de numéro VIN pour Jaguar Land Rover
Le marquage laser automatique de numéro VIN permet d’améliorer la vitesse, la qualité et la flexibilité chez Jaguar Land Rover
Le numéro VIN (Vehicle Identification Number) est une empreinte unique sur un véhicule. Généralement appliqué sur la carrosserie après peinture, mais avant l’installation des autres composants sur la ligne d’assemblage, le numéro VIN a plusieurs fonctions sur toute la durée de vie du véhicule Il permet aux mécaniciens d’identifier les pièces et les procédures à utiliser, notamment pour l’entretien et les réparations. Et il permet aux assureurs et aux forces de l’ordre d’identifier les véhicules volés ou remis illégalement sur la route après un grave accident.
Mais le marquage du numéro Vin représente toujours un défi pour les constructeurs. Constitué d’une combinaison standard de 17 chiffres et lettres reconnue à l’échelle internationale, le marquage doit être suffisamment clair et précis pour rester lisible pendant toute la durée de vie du véhicule. Il doit également être appliqué rapidement sur des lignes de production pouvant présenter un temps de cycle de seulement quelques secondes.
Those demands have encouraged carmakers to find automated approaches to vehicle marking. The manual marking approach used in the 20th century is simply too slow and too error-prone to suit modern manufacturing environments.
Résumé marquage du numéro VIN
Les entreprises utilisent différentes technologies pour marquer le n° VIN. Les technologies de marquage par micro-percussion, par exemple, utilisent une pointe contrôlée par un système électrique ou pneumatique pour former des lettres à partir d’une série d’impacts frappés dans le métal de la structure du véhicule.
Cette technologie est rapide, flexible et fiable mais elle présente certains inconvénients pour les applications de marquage de châssis, dont deux sont significatifs : le bruit et le temps de cycle. Poinçonner un grand panneau fin de véhicule, c’est comme taper sur un gong ou une cymbale. Le fait de répéter ce même processus des dizaines de fois à la minute pour chaque véhicule crée un environnement désagréable et potentiellement dangereux pour les opérateurs qui travaillent près du véhicule. Et le temps passé pour poinçonner ces marquages peut être un facteur contraignant dans des environnements à hauts volumes de production pour lesquels le temps est un facteur déterminant.
La recherche d’une approche plus silencieuse et plus agréable pour l’opérateur a poussé de nombreux fabricants à utiliser une technique marquage par rayage, dans laquelle un stylet en carbure de tungstène piloté numériquement trace le marquage dans le panneau de carrosserie.
La technique de marquage par rayage est plus silencieuse mais elle présente d’autres défis. Elle nécessite une force importante pour créer un marquage de bonne qualité, ce qui implique des dispositifs de fixation de la tête de marquage pour positionner et maintenir la carrosserie pendant le marquage. Et cet équipement doit être fabriqué de façon individuelle pour chaque modèle d’une gamme. Comme les fabricants automobiles mettent de plus en plus de modèles sur les mêmes lignes de production, cela signifie des coûts supplémentaires et de la complexité. Autre élément plus problématique, le marquage par rayage sur des carrosseries de véhicule peut générer des problèmes de qualité, créant des retards, des reprises et des taux de rebut plus élevés.
Une idée géniale – L’étude de cas du marquage VIN
En 2013, les ingénieurs de production chez Jaguar Land Rover se débattaient avec tous ces problèmes et se demandaient si la technique de marquage laser pouvait être une solution; ils se sont alors tournés vers Pryor Technology en tant que spécialiste du marquage et de la relecture.
Après avoir examiné les exigences de la tâche, l’équipe de Pryor a rapidement déterminé que les technologies de marquage conventionnelles n’étaient pas adaptées. Les spécifications Jaguar Land Rover exigeaient des marquages de 0.3 mm de profondeur pour s’assurer que le marquage VIN était infalsifiable et resterait lisible pendant toute la durée de vie du véhicule. Après des recherches et des expérimentations très poussées, Pryor a mis au point un système laser haute puissance pouvant être adapté afin de permettre un marquage régulier à la bonne profondeur (possibilité de marquage à 0,5 mm) dans des temps de cycle très courts.
Intégration dans la production
Le défi suivant fut d’intégrer cette technologie dans l’environnement de production, ce qui a obligé Pryor à intégrer d’autres technologies intelligentes. De par sa nature, le marquage laser est un processus sans contact. En montant la tête de marquage sur un bras robotisé, le système peut s’adapter sans difficulté pour répondre aux exigences des différents modèles sans avoir besoin de changer d’outillage entre les véhicules ni d’installer un nouveau matériel lors de l’arrivée de nouveaux modèles. Mais sans connexion physique avec le véhicule, il était difficile de s’assurer que le marquage était effectué exactement au bon endroit. Un écart de quelques mm seulement entre une carrosserie et la suivante sur la ligne de production pouvait générer un marquage mal positionné ou illisible.
Pour résoudre le problème d’alignement, Pryor a utilisé son expertise en termes de vision par ordinateur pour développer une solution innovante. Une caméra montée sur un robot situé près de la tête de marquage a été utilisée pour localiser les caractéristiques de marquage sur la carrosserie du véhicule. Associé à un capteur de déplacement laser qui mesure la distance entre le panneau et la tête de marquage, ce système de vision peut être utilisé pour définir l’emplacement précis du marquage en 3D, ce qui permet au bras robotisé d’ajuster la position de la tête de marquage en conséquence
Le défi suivant était de relire les marquages. Le système laser traverse les couches de peinture du véhicule et le métal situé en-dessous mais l’apparence du marquage diffère en fonction de la couleur du véhicule, il apparait en blanc sur les véhicules sombres et en noir sur les véhicules clairs. Pour s’assurer que tous ces marquages pourraient être relus et vérifiés automatiquement, Pryor a mis au point un système d’éclairage adaptatif qui modifie à la fois la couleur et l’angle d’éclairage de la cellule après le marquage. Un logiciel de relecture spécifique récupère ensuite des photos de la caméra sur le l’effecteur final du robot pour vérifier la clarté et la précision de chaque marquage. Avec une vérification de la qualité à 100% de chaque marquage, les rejets pour cause de mauvaise qualité de marquage sont passés à zéro depuis la mise en place de ce système
Le marquage laser dans la pratique
Au départ, Jaguar Land Rover avait chargé Pryor de lui fournir des cellules de marquage pour ses usines de Solihull et d’Halewood, au Royaume-Uni. le contrat mentionnait deux cellules identiques, la première devant servir de backup pour que la production continue en cas de défaillance de la première cellule.
Chaque cellule est une boîte étanche à la lumière avec des portes à volets roulants qui se ferment automatiquement lorsque la carrosserie du véhicule est à l’intérieur. Cet environnement scellé a deux objectifs : il protège le personnel de la lumière laser haute puissance et il permet un contrôle précis des niveaux de lumière à l’intérieur de la cellule pour assurer une performance maximale du système de vision utilisé pour l’alignement et la vérification du marquage. Afin de permettre la surveillance du process et d’aider au contrôle qualité, de nombreuses caméras CCTV situées à l’intérieur de la cellule contrôlent l’ensemble du processus de marquage; leur résultat est enregistré ainsi que d’autres données-clés du processus pour permettre un examen ultérieur. En cas de problème lors de la production, un journal complet de l’ensemble du processus de production peut être visualisé instantanément pour chacun des véhicules.
Avant tout marquage, le robot teste le laser avec un capteur de puissance, qui alerte le personnel chargé de la production en cas de problème, comme de la saleté sur la lentille, pouvant altérer la performance. D’autres opérations d’assurance qualité sont effectuées au début de chaque changement, dont un marquage test réalisé sur une plaque de 0.5 mm d’épaisseur, pour confirmer que le système permet d’atteindre la profondeur requise.
Le robot situé à l’intérieur de la cellule utilise une roue en caoutchouc montée sur l’effecteur final pour ouvrir le capot de la voiture, l’étayant contre une fixation spéciale pendant la réalisation du marquage. Il détermine ensuite la position précise de la carrosserie en utilisant le système de vision.
Une puce RFID?/An RFID tag? montée sur le berceau qui tient la carrosserie permet d’identifier le véhicule pour? la cellule, qui interroge le système Manufacturing Execution System (MES) Jaguar Land Rover pour déterminer le VIN approprié. La tête laser réalise ensuite le marquage et le système de vision vérifie que ce marquage par rapport à ses spécifications.
Vitesse, sécurité et flexibilité
Dans un véhicule avec une carrosserie en acier, le marquage laser d’un numéro VIN ne prend que quatre secondes, comparé aux trente secondes nécessaires avec un ancien système de marquage. Dans certains véhicules, le n° VIN peut être appliqué jusqu’à dans trois emplacements différents sur la carrosserie dans un simple cycle de production, ce qui représente une sécurité supplémentaire intéressante pour les assureurs et le personnel de service.
Après le succès du projet Solihull, Jaguar Land Rover a demandé à Pryor d’installer d’autres cellules de marquage similairest dans son usine de fabrication en Chine. Ces cellules utilisent la même technologie de marquage de base mais leur disposition a été modifiée pour s’adapter aux exigences de chacun des sites. Ainsi, la structure de la ligne de production en Chine exclut l’installation d’une cellule de backup séparée; de ce fait, un second robot est placé à l’intérieur de la cellule principale, prêt à prendre le relais en cas de défaillance du premier. Pour Pryor, la collaboration avec Jaguar Land Rover est l’étape suivante dans une évolution constante des technologies de marquage produit qui remonte à la moitié du XIXè siècle. L’entreprise a reçu plusieurs prix industriels pour son travail, dont le Manufacturer’s Innovation of the Year et le Sheffield City Region’s Manufacturing and Business of the Year awards. David ray, Directeur technique chez Pryor déclare : «Le marquage laser haute puissance et à une vitesse élevée est une solution particulièrement efficace pour les applications exigeantes». «Cette technologie complète nos autres solutions de marquage et nous permet de répondre à de très nombreuses industries et la plus grande étendue d’exigence d’application»
«Le marquage laser haute puissance et à une vitesse élevée est une solution particulièrement efficace pour les applications exigeantes dans des environnements de production qui changent rapidement»
Andy | Responsable des Ventes