Gevoelige robotische ultrasone tests
UITDAGING #1
Is het mogelijk om een ultrasone kop met een robot te sensibiliseren?
UITDAGING #2
Welke invloed heeft het co-medium op de gevoeligheid?
UITDAGING #3
In hoeverre zijn onbekende geometrieën met de header detecteerbaar?
Over het project
Projectdoelstellingen
In dit project werd onderzocht of een robot taken kon uitvoeren die tot nu toe zijn uitgevoerd — meer bepaald: ultrasone tests van grote smeedstukken. Het doel was te bepalen of een robot het ultrasone hoofd met een betrouwbare excitatiekracht kon leiden.
Drie belangrijke kwesties moeten worden aangepakt om de technische haalbaarheid en de potentiële voordelen van een op robotica gebaseerd testproces te evalueren.
Kan de robot gevoelig zijn voor de ultrasone kop?
Om goede meetresultaten te verkrijgen en de reproduceerbaarheid van de testresultaten mogelijk te maken, moet de hoofdvorm worden bewogen met een constante excitatiedruk langs een gespecificeerde baan. Daartoe moet de robot met kracht worden bestuurd om een optimale koppeling tussen de testkop en de smeedcomponent te waarborgen.
Welke invloed heeft de zogenaamde “koppelingsmedium” op de gevoeligheid van het systeem?
Aangezien het koppelingsmiddel een doorslaggevende rol speelt bij de transmissie van signalen in het ultrasone testproces, wordt onderzocht in hoeverre het co-medium van invloed is op het gevoelige rijden van de ultrasone kop door de robot. Het doel is aan te tonen dat het robotsysteem bij glijding geschikt is om een reproduceerbaar resultaat (constante opdrukkracht, constante rijsnelheid) te waarborgen.
Hoe flexibel kan de robot reageren op verschillende vormen van smeden?
Aangezien de vorm van smeeonderdelen kan variëren, wordt getest hoe goed het ontwerp en de besturing van de trein van de robot kunnen worden aangepast aan verschillende geometrieën van het werkstuk. Daartoe wordt een combinatie van op CAD gebaseerde spoorwegplanning (offlinespoorwegplanning) en kalibratie op het echte werkstuk gebruikt om de haalbaarheid van een geautomatiseerde geometrische aanpassing te testen.
Zij zal ook de verdere voordelen van de digitalisering van het gehele auditproces onderzoeken — bijvoorbeeld voor betere documentatie of latere evaluaties.
BESCHRIJVING VAN DE ONDERNEMING
Fabian Bonner
Teamleider, Quality Assurance Brück GmbH
Basislijn
Een bestaand auditproces werd onderzocht met Brück GmbH in Ensheim. Dit zijn zeer grote smeedstukken met een diameter tot 6.5 meter. Tot dusver hebben werknemers het ultrasone hoofd moeten dragen, wat een fysiek en onergonomisch werk is. Vanwege de grootte van het smeedijzer moet de handmatige test van het proefhoofd opnieuw worden herhaald, zodat er tijdens het testproces meer tijd nodig is.
Door de sterkere vraag op de markt staan de opslag en documentatie van meetgegevens voor nieuwe uitdagingen. De controleresultaten zijn tot dusver niet consequent digitaal geregistreerd.
Daarom moet worden onderzocht of het proces kan worden geautomatiseerd en gedigitaliseerd door een robot.
Aanpak
Ten eerste is het huidige manuele proces zorgvuldig onderzocht om de specifieke kenmerken en individuele uitdagingen in kaart te brengen. Op basis hiervan werd vervolgens een automatiseringsconcept ontwikkeld, waarin wordt beschreven hoe de robot de taak kan overnemen.
De nadruk lag op het waarborgen dat het ultrasone testhoofd nauwkeurig en doeltreffend werd beheerd en dat de testgegevens digitaal werden geregistreerd en gedocumenteerd.
Een centraal instrument was een eerste illustratief ontwerp van de testbeweging op basis van ontwerpgegevens (CAD). Aangezien elk onderdeel enigszins anders kan worden vervaardigd als gevolg van natuurlijke productietoleranties, werd ook op het eigenlijke werkstuk een kalibratie uitgevoerd. Dit maakte het mogelijk de spoorwegplanning aan te passen aan de werkelijke geometrie en de procesnauwkeurigheid te vergroten.
Een van de belangrijkste punten van de ultrasone test was dat de robot werkt met een zogenaamde “stroomgestuurde besturing”. Dit betekent dat hij de header onder uniforme druk draait. Dit resulteerde ook in homogene en consistente meetresultaten over grotere gebieden, waardoor de reproduceerbaarheid van de testresultaten toenam.
De toepassing van de coupon is ook nader onderzocht: Hoe dik kan het zijn? Hoe moet het zelfs worden verdeeld? Het was belangrijk om het effect van de cokoppelingsdikte op de regulering van de kracht te erkennen om een optimale toepassingsstrategie te ontwikkelen.
In een laatste testfase werd het nieuwe geautomatiseerde testproces getest met voorbeeldige geometrie en procesparameters, met als resultaat dat de robotoplossing ten minste gelijk is aan het handmatige testproces. De oplossingen zijn vergelijkbaar, met name in de marginale omstandigheden van volledige herhaalbaarheid.
Resultaat van het project
Het project heeft het volgende aangetoond: Automatisering van het ultrasone testproces met een fijne gevoelige robot is technisch mogelijk — met veel voordelen.
De metingen blijven betrouwbaar en uniform, aangezien de robot het hoofd van de test bij constante druk leidt. Het proces werd minder belastend voor het personeel, aangezien manueel werk wordt beperkt in termen van fysieke inspanning. De oplossing maakt het ook mogelijk voor elk onderdeel alle testgegevens digitaal te verzamelen en op te slaan. Dit verbetert de begrijpelijkheid en optimaliseert de kwaliteitsborging.
Het is ook economisch waardevol, aangezien automatisering de testtijden verkort en dus kosten bespaart. In het algemeen biedt het project een solide basis voor het grootschalige gebruik van dit geautomatiseerde auditproces in de sector in de toekomst.
Belangrijkste lessen die uit het project zijn getrokken
Dit zegt Brück GmbH over samenwerking met EDIH Saarland en Mittelstand-Digital Zentrum Saarbrücken
De uitvoering van het project was eenvoudig en de resultaten waren duidelijk.
Het resultaat van het project is een stimulans voor ons om deze auditmethode verder te volgen.
Wij zijn zeer tevreden over de follow-up en de communicatie.
Dankzij het project hebben we een beter inzicht gekregen in de toepassingsgebieden van robots.
In samenwerking met:
