Entwicklung eines Systems zur Endbearbeitung und Inspektion mit NI Smart Cameras und LabVIEW

Michael Muldoon, AV&R Vision & Robotics

"Mit Hardware und Software von NI konnten wir das Entfernen überflüssigen Materials mit der Inspektion nahtlos verbinden, indem wir eine Architektur bereits bestehender Lösungen nutzten."

- Michael Muldoon, AV&R Vision & Robotics

Die Aufgabe:

Automatisierung der Entgratung und Endprüfung von Turbinenschaufeln für Flugzeugmotoren

Die Lösung:

Entwicklung einer Roboterzelle auf Basis von LabVIEW zur präzisen Entgratung und Formung von Turbinenschaufeln für die Qualitätskontrolle mit einer NI 1722 Smart Camera.

Autor(en):

Michael Muldoon - AV&R Vision & Robotics
Catherine Boulet - AV&R Vision & Robotics

 

Zur Automatisierung des Entgratungs- und Inspektionsprozesses für Turbinenschaufeln in Flugzeugmotoren entwickelte AV&R Vision & Robotics ein System, das einen Sechs-Achs-Knickarmroboter verwendet, der die Turbinenschaufel so handhabt, dass zwei kritische Operationen kombiniert werden. Zunächst wird die Turbinenschaufel mit einem Werkzeug entgratet, das speziell für die Entfernung der Grate und die Abrundung an jedem Rand gewählt wurde. Anschließend untersucht ein für die Oberflächeninspektion konzipiertes Bildverarbeitungssystem die Schaufel und zeichnet die entsprechenden Daten anhand der Seriennummer auf, die ebenfalls vom Bildverarbeitungssystem gelesen wird.

 

Ursprünglich wurde das System für einen großen OEM-Flugzeugmotorhersteller im Rahmen eines schlanken Produktionsprozesses entwickelt. Nach dem Schleifvorgang wird die Turbinenschaufel in die Arbeitszelle platziert. Das System ist darüber hinaus so programmierbar, dass es problemlos an viele weitere Entgratungs- und Inspektionsanwendungen angepasst werden kann, etwa für Konsumgüter wie Schraubenschlüssel, implantierte medizinische Geräte, chirurgisches Werkzeug, Fahrzeugteile sowie weitere Komponenten von Flugzeugmotoren.

 

Automatisierung des Entgratungs- und Inspektionsprozesses

Bisher wurde die Endbearbeitung komplexer Präzisionsturbinenschaufeln mit Entgratungswerkzeugen vorgenommen und die Schaufeln anschließend manuell geprüft, um sicherzustellen, dass sie sich innerhalb der spezifizierten Toleranzen bewegen. Jetzt wurde eine Zelle entwickelt, die diese beiden Prozesse automatisch durchführt. Damit wird gewährleistet, dass jedes Teil die Zelle in ordnungsgemäßem Zustand mit gleichbleibend hoher Qualität verlässt.

 

Nachdem das Teil in der Zelle platziert wurde, wird das System initialisiert. Ein Roboter nimmt das Bauteil aus der Vorrichtung auf und führt es der Entgratungsstation zu, in der alle Grate von den Turbinenschaufeln entfernt, Facetten an den richtigen Stellen erstellt und entsprechend den Spezifikationen bestimmte Ränder abgerundet werden.

 

Nach der Entgratung hält ein Roboter die Turbinenschaufel vor eine NI 1722 Smart Camera. Diese prüft die kritische Oberfläche auf Defekte wie Kerben, Dellen, Kratzer und Beschädigungen durch Werkzeuge. Die Defekte werden entsprechend ihrer Beschaffenheit mit den Partikelanalysewerkzeugen des NI Vision Development Module klassifiziert. Darüber hinaus liest das Bildverarbeitungssystem die Seriennummer mittels optischer Zeichenerkennung ein. Nach der Inspektion werden die Teile, welche die Qualitätskontrolle bestanden haben, an der Ausgabe der Zelle platziert und der nächsten Produktionsstufe zugeführt.

 

In der Zelle für die Endbearbeitung und Inspektion kamen zwei NI-Produkte zum Einsatz. Beim Bildverarbeitungssystem zur Oberflächenkontrolle fiel die Wahl aufgrund des industriellen Designs und der Flexibilität auf die NI 1722 Smart Camera. Außerdem wurde LabVIEW für die Implementierung der Inspektionssequenzen und die Benutzeroberfläche verwendet. Die Entwicklung der Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI, Human Machine Interface) zeigt dem Bedienpersonal den Zustand des Systems, den Prüfling und die Statistik jedes Teils bei der Verarbeitung. Der Bediener kann jedes der Teile, die dem Bildverarbeitungssystem präsentiert werden, einen Gut/Schlecht-Zähler, der Nummer und Zustand der verarbeiteten Teile hervorhebt, sowie die Ergebnisse jedes Inspektionsprozesses auf der HMI sehen.

 

Wir haben LabVIEW auch in ähnlichen Inspektionssystemen eingesetzt, in denen Programmcode für ein PC-gestütztes System erstellt wurde. Sämtlicher bisher für den PC genutzter Code konnte problemlos auf die NI Smart Camera übertragen werden, so dass wir erheblich von der gemeinsamen Plattform profitierten.


Erfolgreiche Entwicklung eines Systems für die Endbearbeitung und Inspektion

Mit Hardware und Software von NI konnten wir die Entfernung überflüssigen Materials mit der Inspektion nahtlos verbinden, indem wir eine Architektur bereits bestehender Lösungen nutzten.

 

Informationen zum Autor:

Michael Muldoon
AV&R Vision & Robotics
michael.muldoon@avr-vr.com

After the deburring process, the robot presents the airfoil to an NI Smart Camera for inspection to look for random surface defects such as nicks, dents, scratches, and tooling marks on the critical surfaces
In the past, operators inspected and deburred different complex and high-precision turbine airfoils using deburring tools to finish the parts and then manually inspecting the airfoils.