Entwickeln eines Endbearbeitungs- und Inspektionssystems für Teile mit Hilfe von Smart Cameras von NI und LabVIEW

Michael Muldoon, AV&R Vision & Robotics

„Durch den Einsatz von Hardware und Software von NI haben wir die Materialentfernungs- und Inspektionslösung nahtlos kombiniert, indem wir das Framework für zuvor entwickelte Lösungen verwendet haben.“

– Michael Muldoon, AV&R Vision & Robotics

Die Aufgabe:

Automatisieren des Ablaufs und der abschließenden Inspektion von Turbinenschaufeln für Flugzeugtriebwerke.

Die Lösung:

Erstellen einer Robotikzelle basierend auf NI LabVIEW, um die Turbinenschaufeln für die Qualitätsprüfung mit einer NI Smart Camera genau zu entgraten und zu formen.

Autor(en):

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

 

Um den Entgratungs- und Inspektionsprozess für Turbinenschaufeln für Flugzeugtriebwerke zu automatisieren, entwarf AV&R Vision & Robotics ein System, bei dem ein an sechs Achsen beweglicher Roboter zum Manipulieren der Turbinenschaufeln verwendet wird, um zwei kritische Operationen zu kombinieren. Zuerst wird das Triebwerk mit Hilfe von speziell ausgewählten Werkzeugen entgratet, wobei wir genauer gesagt den Schwalbenschwanz des Teils beseitigen und einen Radius an jeder Kante erstellen. Anschließend untersucht ein Bildverarbeitungssystem, das für die Oberflächenprüfung ausgelegt ist, das Bauelement und protokolliert die Daten basierend auf der Bauelement-Seriennummer, die ebenfalls mit dem Bildverarbeitungssystem gelesen wird.

 

Wir haben das System ursprünglich für einen großen OEM-Flugzeugmotorenhersteller basierend auf einem schlanken Fertigungs-Workflow entwickelt. Der Bediener gibt die Schaufel nach dem Schleifen in die Arbeitskammer. Darüber hinaus haben wir das System so konzipiert, dass es programmierbar ist, sodass wir es problemlos für viele andere Entgratungs- und Inspektionsanwendungen anpassen können, darunter Konsumgüter wie Schraubenschlüssel, Implantate für medizinische Geräte, chirurgische Werkzeuge, Automobilkomponenten und eine Vielzahl anderer Triebwerkskomponenten für die Luft- und Raumfahrt.

 

Automatisierung des Entgrat- und Inspektionsprozesses

In der Vergangenheit inspizierten und entgrateten Bediener verschiedene komplexe und hochpräzise Turbinenschaufeln mit Entgratungswerkzeugen, um die Teile fertigzustellen, und prüften die Schaufeln dann manuell, um sicherzustellen, dass die Teile innerhalb der festgelegten Toleranzen lagen. Wir haben eine Zelle entwickelt, die diese beiden Prozesse automatisch ausführen kann, so dass jedes Bauelement die Kammer in der gewünschten Qualität verlässt.

 

Nachdem das Teil in die Kammer geladen wurde, wird das System hochgefahren und ein Roboter entnimmt das Teil aus der Vorrichtung und präsentiert es einer Entgratstation, die alle Störungen von der Wurzel jedes Schaufelblatts entfernt, jede Kante verschwinden lässt und einen Radius an bestimmten Flanken gemäß den Zeichnungsspezifikationen erzeugt.

 

Nach dem Entgratungsprozess präsentiert der Roboter das Schaufelblatt einer NI Smart Camera zur Inspektion, um auf den kritischen Oberflächen nach zufälligen Oberflächenfehlern wie Kerben, Dellen, Kratzern und Werkzeugspuren zu suchen. Die Fehler werden nach ihrer Form mit Hilfe der Partikelanalyse-Tools im NI Vision Development Module klassifiziert. Darüber hinaus liest das Bildverarbeitungssystem die Seriennummer mit Hilfe von OCR-Algorithmen (Optical Character Recognition) von NI. Nach der Inspektion werden ordnungsgemäß entgratete Teile am Ausgang der Kammer abgelegt und der nächsten Produktionsstufe zugeführt.

 

Wir haben zwei NI-Produkte in der Endbearbeitungs- und Inspektionskammer verwendet. Für das Bildverarbeitungssystem und die Oberflächeninspektion haben wir uns aufgrund ihres industriellen Designs und ihrer Flexibilität für die NI Smart Camera entschieden. Wir haben auch LabVIEW zur Implementierung der Inspektionsabläufe und für die Benutzeroberfläche verwendet. Die Entwicklung der Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS) in LabVIEW ermöglicht es dem Bediener, den Status des Systems, das zu inspizierende Teil und die Statistik jedes Teils während der Inspektion schnell zu sehen. Der Bediener kann jedes der dem Bildverarbeitungssystem präsentierten Teile, einen Pass/Fail-Zähler, der die Anzahl und den Status der inspizierten Teile anzeigt, und die Ergebnisse jedes Inspektionsprozesses auf der MMS anzeigen.

 

Wir haben LabVIEW in ähnlichen Inspektionssystemen verwendet, in denen wir den Code für ein PC-basiertes System erstellt haben. Der gesamte Programmcode, der zuvor für den PC verwendet wurde, konnte problemlos auf die NI Smart Camera übertragen werden, wodurch wir die Vorteile der gebräuchlichen Plattform nutzen konnten.

 

 

 

Erfolgreiche Entwicklung eines Endbearbeitungs- und Prüfsystems für Teile

Durch den Einsatz von Hardware und Software von NI haben wir die Materialentfernungs- und Inspektionslösung nahtlos kombiniert, indem wir das Framework für zuvor entwickelte Lösungen verwendet haben.

 

Informationen zum Autor:

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

Nach dem Entgratungsprozess präsentiert der Roboter das Schaufelblatt einer NI Smart Camera zur Inspektion, um auf den kritischen Oberflächen nach zufälligen Oberflächenfehlern wie Kerben, Dellen, Kratzern und Werkzeugspuren zu suchen.
In der Vergangenheit inspizierten und entgrateten Bediener verschiedene komplexe und hochpräzise Turbinenschaufeln mit Entgratungswerkzeugen, um die Teile fertigzustellen, und prüften die Schaufeln dann manuell.