System do inspekcji otworu klocka hamulcowego: bezkontaktowe wykrywanie wad powierzchni wewnętrznej i pozostałości szpilek metalowych

Przegląd

Klocki hamulcowe to elementy samochodowe kluczowe dla bezpieczeństwa, dlatego jakość ich wewnętrznych otworów stanowi ważny aspekt kontroli jakości w procesie produkcji. Rysy, porowatość, uszkodzenia uderzeniowe oraz obce przedmioty, takie jak wiórki metalowe lub szczyty, mogą pogorszyć jakość komponentów i wymagają niezawodnej inspekcji przed wprowadzeniem do obrotu.

System inspekcji otworów klocków hamulcowych wykorzystuje bezkontaktową inspekcję opartą na technologii laserowej w celu badania powierzchni wewnętrznych otworów oraz wykrywania określonych wad w obszarach trudnych do oceny wizualnie. Zgodnie z opublikowanymi specyfikacjami produktu system obsługuje średnice otworów od φ4 mm do φ100 mm , wymiar profilu wykrywalnej wady większy niż 0,2 mm , oraz deklarowaną dokładność wykrywania wynoszącą 99%. Czas inspekcji wynosi około 2,5–10 sekund na otwór , w zależności od geometrii i rozmiaru otworu.

Rozwinięte w ramach portfela rozwiązań z zakresu przemysłowego widzenia maszynowego firmy Big Bird Industrial, dawniej Harbin Shimada Big Bird Industrial Co., Ltd. , to rozwiązanie zaprojektowano w celu wspierania zautomatyzowanej kontroli jakości oraz śledzenia wad dla klocków hamulcowych i innych elementów z wewnętrznymi otworami.

1. Dlaczego kontrola wnętrza otworów ma znaczenie dla klocków hamulcowych

Klocki hamulcowe są kluczowymi elementami systemów hamulcowych pojazdów samochodowych. Ich powierzchnie wewnętrzne muszą spełniać określone wymagania jakościowe, aby zapewnić prawidłową montażowość, uszczelnienie oraz funkcjonowanie.

1.1 Wady powierzchni wewnętrznej

W zależności od konstrukcji elementu oraz procesu produkcyjnego wady występujące wewnątrz otworu klocka hamulcowego mogą obejmować:

• Zadrapania: Uszkodzenia powierzchni, które mogą wpływać na powierzchnie robocze lub powierzchnie uszczelniające.

• Porowatość i otwory piaskowe: Wadze powierzchniowe związane z odlewaniem, które mogą wpływać na integralność lub akceptację komponentu.

• Uszkodzenia mechaniczne: Lokalne wgniecia lub uszkodzone obszary spowodowane manipulacją lub operacjami produkcyjnymi.

• Inne nieregularności powierzchniowe: Wady zidentyfikowane w specyfikacji inspekcyjnej klienta.

Znaczenie każdej wady zależy od jej położenia, rozmiaru, głębokości oraz funkcjonalnych wymagań komponentu. Kryteria inspekcyjne należy więc ustalić na podstawie odpowiednich rysunków konstrukcyjnych i standardów jakości.

1.2 Wiórkę metalowe i pozostałości obcych przedmiotów

Operacje frezowania mogą pozostawiać wiórkę metalowe, szczyty lub inne obce przedmioty w otworach i wnękach.

Pozostała zanieczyszczenia mogą utrudniać montaż lub uszkadzać powierzchnie funkcjonalne, w zależności od komponentu oraz położenia zanieczyszczenia. W przypadku komponentów związanych z bezpieczeństwem specyfikacja inspekcyjna powinna jednoznacznie określać, które obce przedmioty są niedopuszczalne oraz jak mają być wykrywane.

Wady powierzchniowe i pozostałości obcych przedmiotów to powiązane, ale odmienne zadania inspekcyjne. Inspekcja wad powierzchniowych ocenia stan ścianki otworu, podczas gdy wykrywanie pozostałości identyfikuje obiekty niebędące częścią przedmiotu obrabianego.

Kompleksowe rozwiązanie inspekcyjne musi określać oba wymagania, jeśli oba są istotne dla danej aplikacji.

1.3 Dlaczego inspekcja ręczna może być trudna

Otworki klocków hamulcowych mogą obejmować otwory ślepe, sekcje stopniowane lub ograniczone kąty widzenia. Bezpośrednia inspekcja wzrokowa może nie zapewniać wystarczającego dostępu do każdej wymaganej powierzchni, zwłaszcza gdy wiele otworków musi być sprawdzanych w sposób spójny w produkcji o wysokiej objętości.

Endoskopy i inne narzędzia inspekcyjne ręczne mogą pomóc, jednak spójność inspekcji, obciążenie operatora oraz możliwość śledzenia i dokumentowania wyników stają się coraz ważniejsze wraz ze wzrostem objętości produkcji.

Zautomatyzowana inspekcja wewnętrznych otworków umożliwia standaryzację procesu inspekcyjnego oraz wspiera powtarzalne, udokumentowane decyzje jakościowe.

2. Rozwiązanie inspekcyjne: wykrywanie oparte na laserze bez kontaktu

System inspekcji otworów klocków hamulcowych wykorzystuje oświetlenie laserowe oraz zbieranie odbitego światła w celu inspekcji wewnętrznych powierzchni otworów. Metoda ta została zaprojektowana do inspekcji bez kontaktu i nieniszczącej określonych obszarów, do których nie można uzyskać dostępu przy użyciu konwencjonalnej inspekcji wzrokowej.

2.1 Inspekcja bez kontaktu i nieniszcząca

Proces inspekcji nie wymaga sondy kontaktowej dotykającej badanej powierzchni otworu. Dzięki temu zmniejsza się ryzyko uszkodzenia powierzchni w wyniku kontaktu oraz umożliwia się integrację inspekcji z zautomatyzowanym procesem produkcyjnym.

Rzeczywista zdolność inspekcyjna systemu zależy od geometrii otworu, dostępu optycznego, stanu powierzchni oraz zweryfikowanych kryteriów wykrywania.

2.2 Wykrywanie wad wewnętrznych powierzchni

System został zaprojektowany do wykrywania określonych wad wewnętrznych powierzchni, w tym zadrapań, porowatości oraz uszkodzeń spowodowanych uderzeniem.

Zgodnie z opublikowanymi specyfikacjami produktu można wykrywać wady o wymiarze profilu większym niż 0,2 mm ta wartość powinna być traktowana jako deklarowana zdolność produktu w odpowiednich warunkach, a nie jako uniwersalna gwarancja wykrywania każdej wady pod względem typu, orientacji, materiału lub geometrii otworu.

Testy aplikacyjne powinny potwierdzać skuteczność wykrywania przy użyciu reprezentatywnych próbek wad oraz uzgodnionych kryteriów akceptacji.

2.3 Automatyczna klasyfikacja OK/NG

System inspekcyjny może korzystać z skonfigurowanych kryteriów wad do klasyfikowania przedmiotów roboczych jako OK lub NG.

Progowe wartości inspekcji powinny zostać ustalone zgodnie z wymaganiami jakościowymi klienta, w tym pod względem typu wady, jej wielkości, położenia i stopnia nasilenia. W przypadku zastosowań krytycznych pod względem bezpieczeństwa te progi powinny zostać zweryfikowane przed wprowadzeniem systemu do użytku produkcyjnego.

2.4 Zmniejszona wrażliwość na oświetlenie otoczenia

Ponieważ system wykorzystuje oświetlenie laserowe i wykrywa światło odbite, zaprojektowano go tak, aby zmniejszyć wpływ zewnętrznego oświetlenia w porównaniu z niektórymi konwencjonalnymi układami inspekcji optycznej.

Rzeczywista wydajność zależy nadal od konfiguracji optycznej, odbijalności powierzchni, warunków otoczenia oraz geometrii inspekcji. Należy ocenić te czynniki podczas walidacji zastosowania.

2.5 Rekordy wad i śledzenie jakości

Wyniki inspekcji można rejestrować razem z informacjami o wadach, aby wspierać analizę jakości i doskonalenie procesu.

W zależności od skonfigurowanej architektury danych rekordy inspekcji mogą pomóc producentom w identyfikowaniu powtarzających się wzorców wad, przeglądaniu trendów produkcyjnych oraz śledzeniu poszczególnych wyników inspekcji lub partii.

Dla komponentów krytycznych pod względem bezpieczeństwa śledzenie jest szczególnie wartościowe w przypadku zgłoszenia problemu jakościowego. Dostępność śledzenia na poziomie pojedynczych części zależy jednak od integracji funkcji identyfikacji części, przechowywania danych oraz zarządzania rekordami.

3. Specyfikacje techniczne

Poniższe specyfikacje opierają się na opublikowanych informacjach produktowych.

Ważne: Opublikowana dokładność wykrywania na poziomie 99% oraz zdolność wykrywania wad o rozmiarze większym niż 0,2 mm wymagają potwierdzenia w konkretnym zastosowaniu. Wyniki mogą się różnić w zależności od charakterystyki wady, geometrii otworu, stanu powierzchni, zakresu kontroli oraz ustalonej metody testowej.

Podany czas kontroli dotyczy pojedynczego otworu. Całkowity czas kontroli pełnego klocka hamulcowego zależy od liczby otworów, ich geometrii, kolejności kontroli oraz dodatkowego czasu obsługi lub pozycjonowania.

4. Kluczowe czynniki do rozważenia przy wyborze systemu kontroli otworów klocka hamulcowego

4.1 Potwierdzenie geometrii każdego otworu

Klocek hamulcowy może zawierać różne typy otworów, w tym otwory na tłoczki, kanały odpowietrzające oraz kanały przepływu cieczy. Mogą one różnić się średnicą, głębokością, wewnętrznymi stopniami oraz dostępnością.

Dostarcz rysunki inżynierskie oraz przykładowe elementy robocze, aby można było ocenić dostęp sondy, zasięg optyczny oraz czas inspekcji dla każdego otworu.

Ślepe otwory, stopniowane otwory, przecinające się kanały oraz obszary w pobliżu dna otworu mogą stwarzać trudności z dostępnym zasięgiem optycznym. Obszary te wymagają konkretnych badań wykonalności, a nie założeń opartych wyłącznie na średnicy otworu.

4.2 Określenie kryteriów akceptacji pozostałości metalowych

Inspekcja pozostałości metalowych powinna określać, co stanowi warunek NG (niezgodności).

Odpowiednie kryteria mogą obejmować:

• Typ i materiał obcego przedmiotu

• Minimalny rozmiar przedmiotu wymagający uwzględnienia

• Dozwolona liczba takich przedmiotów, jeśli taka istnieje

• Położenie wewnątrz otworu

• Czy luźne i przyczepione pozostałości wymagają różnych kryteriów wykrywania

Te wymagania należy uzgodnić przed walidacją aplikacji. Progi wykrywania wad powierzchni oraz progi wykrywania obcych przedmiotów należy określić osobno, tam gdzie jest to konieczne.

4.3 Oblicz całkowity czas cyklu

Podany czas inspekcji wynoszący 2,5–10 sekund na otwór zależy od rozmiaru, głębokości otworu oraz wymaganego zakresu inspekcji.

W przypadku suwmiarki wielootworowej całkowity czas cyklu musi uwzględniać czas inspekcji każdego otworu, przemieszczanie się między pozycjami inspekcji, manipulację przedmiotem roboczym, załadunek i rozładunek oraz wszelkie dodatkowe operacje przetwarzania.

Wobec tego wymagany takt produkcji należy oceniać w oparciu o pełny ciąg inspekcji, a nie wyłącznie na podstawie wartości przypadającej na pojedynczy otwór.

4.4 Rozważ czystość przedmiotu roboczego przed inspekcją

Płyn chłodząco-smarujący, warstwy oleju oraz pozostałe cząstki mogą wpływać na inspekcję optyczną, w zależności od stanu powierzchni oraz zastosowanej metody inspekcji.

Właściwy warunek wstępnego sprawdzania należy ustalić podczas testowania aplikacji. Może to obejmować czyszczenie, suszenie lub inne przygotowanie przedmiotu roboczego, o ile jest to wymagane.

Jeśli czyszczenie jest już częścią linii produkcyjnej, system inspekcyjny można ocenić jako część zintegrowanego procesu czyszczenia i inspekcji. Każdą integrację należy zweryfikować, aby zapewnić niezawodność wyników inspekcji w rzeczywistych warunkach produkcyjnych.

4.5 Weryfikacja wydajności przy użyciu reprezentatywnych próbek

Przed ostatecznym wprowadzeniem systemu przygotuj reprezentatywne przedmioty robocze oraz próbki zawierające znane typy i rozmiary wad.

Weryfikacja powinna określić:

• Które powierzchnie otworów można sprawdzać

• Które typy i wymiary wad można wykryć

• Współczynniki fałszywie zaakceptowanych i fałszywie odrzuconych elementów przez system w uzgodnionych warunkach testowych

• Powtarzalność wyników inspekcji

• Osiągalny czas cyklu dla całego przedmiotu roboczego

• Wymagane funkcje rejestrowania danych i śledzenia

Dla części krytycznych pod względem bezpieczeństwa te testy są niezbędne do ustalenia, czy skonfigurowany system spełnia specyfikację inspekcyjną klienta.

5. Oferta kontroli wizyjnej Big Bird Industrial

Big Bird Industrial dostarcza przemysłowego sprzętu do czyszczenia oraz rozwiązań w zakresie kontroli wizyjnej dla precyzyjnej produkcji. Jej oferta kontroli wizyjnej obejmuje sześć specjalistycznych serii produktów:

• Orient See: Kontrola wymiarów geometrycznych i położenia

• Surface See: Inspekcja powierzchni pod kątem wad

• Assembly See: Weryfikacja montażu oraz zapobieganie błędom na końcowej linii produkcyjnej

• Inner See: Inspekcja wnętrza otworów i wnęk

• Knight See: Inspekcja wad powierzchni malarskiej

• Mou See: Algorytmy oprogramowania oraz powiązane możliwości platformy wizji maszynowej

The Inspekcja wewnętrzna seria skupia się na inspekcji wewnętrznych otworów i wnęk, które mogą być trudne do oceny przy użyciu konwencjonalnych metod obrazowania zewnętrznego.

W przypadku klocków hamulcowych i innych komponentów z wewnętrznymi przewodami podejście to może wspierać inspekcję określonych powierzchni otworów oraz skonfigurowanych typów wad. Inne systemy wizji maszynowej mogą rozwiązywać zagadnienia związane z wadami powierzchni zewnętrznymi, wymaganiami wymiarowymi oraz weryfikacją montażu – w zależności od zastosowania.

Jako producent przemysłowych rozwiązań do czyszczenia i inspekcji firma Big Bird Industrial może również ocenić, czy czyszczenie i inspekcja wizyjna powinny być koordynowane w ramach tego samego procesu produkcyjnego. Odpowiednie ułożenie zależy od wymagań dotyczących przedmiotu obrabianego, warunków zanieczyszczenia, celów inspekcji oraz taktu produkcji.

Często Zadawane Pytania (FAQ)

Pytanie 1: Czy wykrywanie pozostałości szczytów metalowych i inspekcja wad wewnętrznej powierzchni otworu to to samo zadanie inspekcyjne?

Nie. Mogą one wykorzystywać pokrewne metody optycznej inspekcji, ale dotyczą różnych cech jakościowych.

Inspekcja wad powierzchni wewnętrznej ocenia ścianę otworu pod kątem zadrapań, porowatości, uszkodzeń uderzeniowych oraz innych nieregularności powierzchniowych. Wykrywanie pozostałości szczytów metalowych polega na poszukiwaniu obcych przedmiotów, które nie należą do obrabianego elementu.

Oba zadania wymagają osobno zdefiniowanych kryteriów akceptacji i powinny być niezależnie walidowane, nawet jeśli są realizowane w tym samym systemie.

Pytanie 2: Dlaczego inspekcja jednego otworu trwa od 2,5 do 10 sekund?

Czas inspekcji zależy od średnicy i głębokości otworu, jego geometrii oraz wielkości powierzchni, którą należy objąć skanowaniem. Większe lub głębsze otwory lub te wymagające bardziej szczegółowego skanowania mogą zajmować więcej czasu.

W przypadku klinomierza zawierającego wiele otworów pełny cykl inspekcji musi obejmować czas potrzebny na przeprowadzenie inspekcji każdego otworu oraz operacje pozycjonowania i manipulacji.

Q3: Czy inspekcja bezkontaktowa może wyeliminować wszystkie ślepe strefy?

Żadna metoda inspekcji nie powinna być uznawana za zapewniającą pełny zasięg bez oceny rzeczywistej geometrii.

Ślepe strefy mogą wystąpić w otworach stopniowanych, przecinających się kanałach oraz w obszarach blisko dna otworu, gdzie ścieżka optyczna jest ograniczona. Dostęp sondy i kąty widzenia należy ocenić na podstawie rysunków klienta oraz rzeczywistych przedmiotów obrabianych.

Q4: Dlaczego śledzalność danych inspekcyjnych jest ważna dla komponentów krytycznych pod względem bezpieczeństwa?

Śledzalne rekordy inspekcyjne pomagają producentom przeglądać stan inspekcji poszczególnych części lub partii produkcyjnych w przypadku wystąpienia problemu jakościowego.

Gdy identyfikacja części jest połączona z zapisanymi wynikami inspekcji, zespoły ds. jakości mogą zbadać, czy wada jest izolowanym przypadkiem, czy też częścią szerszego trendu produkcyjnego. Wartość praktyczna zależy od kompletności zarejestrowanych danych oraz integracji funkcji identyfikacji i przechowywania.

Wniosek

Niezbędne jest więcej niż tylko sprawdzenie, czy otwór wydaje się akceptowalny, aby przeprowadzić wiarygodną inspekcję klocków hamulcowych. Producentom należy zdefiniować wady powierzchniowe i pozostałości obcych ciał, które mają znaczenie, zweryfikować dostępność optyczna dla każdego wymaganego otworu oraz zwalidować skuteczność wykrywania i czas cyklu przy użyciu reprezentatywnych próbek.

System inspekcji otworów klocków hamulcowych oferuje bezkontaktowe, oparte na laserze podejście do inspekcji określonych wewnętrznych powierzchni otworów, z podanym zakresem średnic otworów φ4–φ100 mm, czasem inspekcji wynoszącym około 2,5–10 sekundy na otwór oraz deklarowaną dokładnością wykrywania na poziomie 99%.

Dla klocków hamulcowych i innych komponentów z wewnętrznymi kanałami Big Bird Industrial, dawniej Harbin Shimada Big Bird Industrial Co., Ltd. może ocenić wymagania aplikacyjne oraz opracować spersonalizowane rozwiązania inspekcyjne oparte na wizji maszynowej, uwzględniające geometrię przedmiotu obrabianego, kryteria wad, takt produkcji oraz potrzeby śledzenia.