La tecnología de motores Otto y diésel ha evolucionado drásticamente en los últimos años. Los motores actuales producen mucho menos materia particulada, menos dióxido de carbono y proporcionan una detección más confiable de fallas operativas. Cuando una cámara de combustión de 2.5 litros alguna vez fue necesaria para producir 180 caballos de fuerza, una cámara de 1.4 litros ahora es suficiente. Para hacer posibles estas mejoras, casi todos los componentes del motor han tenido que cumplir con requisitos de rendimiento técnico más rigurosos. Una de las partes críticas para el rendimiento mejorado del motor es la varilla de conexión, un componente necesario para la transmisión de potencia en el proceso de combustión. A fin de garantizar un control de calidad eficiente, las varillas de conexión para automóviles de pasajeros producidas por IMR Gesellschaft für Prozessleit- und Automatisierungstechnik mbH van a un puesto de pruebas en Schmiedetechnik Plettenberg GmbH & Co. KG en Lennestadt-Meggen, Alemania, donde se inspeccionan con la tecnología de visión Cognex para determinar características como grosor, longitud y ancho, desviaciones de simetría, concentricidades y desplazamiento.
El mejoramiento del componente crea retos de producción
Para que los motores produzcan la misma potencia con una capacidad cúbica más baja, requieren más compresión, lo que resulta en una lubricación mejorada del motor. La reducción de capacidad cúbica en el motor da como resultado una reducción del espacio libre en las conchas de los cojinetes de los ojos de la biela. Esto presenta nuevos desafíos de producción porque es muy difícil para la varilla de conexión manejar las fuerzas más fuertes que se ejercen mientras se opera con tolerancias mínimas. Durante la producción de la varilla de conexión, la temperatura del material puede alcanzar aproximadamente 1280 °C (2336 °F) y esto hace que el acero C70 reaccione extremadamente sensiblemente a los procesos de conformación mecánica. A pesar de los métodos de producción mejorados, es posible que durante el forjado de la varilla de conexión los componentes de esta resulten demasiado gruesos o demasiado delgados. Durante la forja automatizada, el desplazamiento de la forja se produce bajo ciertas condiciones si el troquel superior e inferior no corresponde absolutamente exactamente dentro de una tolerancia de décimas o centésimas de milímetro. Incluso durante los procesos de calibración manual subsiguientes, hay fluctuaciones ocasionales de la temperatura en la biela misma, debido a los diferentes tiempos de mecanizado, lo que resulta en una desviación mínima del tamaño y el peso.
Un nuevo paradigma de prueba
A fin de garantizar las bielas de la más alta calidad de IMR, Schmiedetechnik Plettenberg tuvo que abrir nuevos caminos técnicos en cómo medirlas e inspeccionarlas. Este fue el primer Proyecto en el que la empresa utilizó un sistema de visión para pruebas de calidad automatizadas. El reto principal para Schmiedetechnik Plettenberg fue lograr una repetibilidad de pruebas suficiente en las varillas de conexión forjadas, que a veces contenían superficies ásperas. Con el sistema de visión de Cognex, la compañía pudo realizar las pruebas con gran éxito. Por ejemplo, la compañía pudo lograr la repetibilidad de la medición de la estatura dentro de 0,03 milímetros (0,001 pulgadas). Como resultado de este éxito y debido a sus muchos años de experiencia en el campo del diseño y la construcción de unidades de manejo y pruebas llave en mano, IMR encargó la estación de pruebas Schmiedetechnik Plettenberg después de solo un corto tiempo. Hoy en día, la estación inspecciona un promedio de 4.5 millones de bielas por año.
Control de pruebas completo durante todo el proceso
Incluso antes de que lleguen a la estación de pruebas ópticas, las varillas de conexión se someten a exámenes iniciales. Después de la limpieza con chorro de arena y una primera inspección visual, se realiza una prueba de polvo magnético para detectar grietas ultrafinas en el contorno del cuero cabelludo. Antes de que las piezas del componente se dirijan a la varilla de conexión, las varillas se pesan con tolerancias de más o menos seis gramos (0.21 onzas). Luego, las varillas de conexión se alimentan en una cinta transportadora en la máquina de prueba. Se detectan mediante un obstáculo ligero y su ubicación y posición luego se transmiten al sistema de seguimiento. En la primera estación de procesamiento de imágenes, los sistemas de visión Cognex In-Sight®, equipados con lentes telecéntricas, miden cada uno las longitudes y anchos de las varillas de conexión, la concentricidad del ojo de la manivela y el grabado. La longitud y el ancho se determinan de acuerdo con la especificación del producto sobre la base de la relación del centro del ojo de la manivela con respecto a un borde exterior de referencia establecido. En los casos en los que las mediciones se desvían fuera del intervalo aceptable, los sistemas de visión transmiten una señal para rechazar la varilla de conexión en la terminal I-PC.
En la terminal de procesamiento de imágenes, se utiliza un sistema de visión Cognex In-Sight para detectar números de características adicionales en la parte superior del componente, en función de impresiones tridimensionales falsificadas con buena legibilidad de reconocimiento óptico de caracteres. Las diferentes características se registran mediante una combinación de diferentes conceptos de iluminación en oposición a las dos cámaras In-Sight. La luz de fondo LED sirve para registrar los contornos del componente. Los números de grabado y características se detectan por medio de una luz LED roja incidente.
Sistema robusto
En la estación de prueba de biela se adoptan dos enfoques paralelos para lograr el mayor grado posible de precisión de prueba. Después de evaluar en detalle los expedientes, la información de ambas imágenes también se compara en la computadora. El sistema inteligente Cognex In-Sight proporciona una detección de errores del cien por ciento en el primer paso de prueba. Las consultas de grosor y estatura se realizan en la tercera estación de pruebas mediante el método de triangulación con láser. Otras dos cámaras de matriz Cognex con resolución VGA detectan los perfiles H por medio de láser láser. La altura del ojo de la manivela y el eje y la altura del ojo del pistón se miden en varios puntos. Además de esto, el sistema verifica la simetría y la desviación del vástago de la varilla de conexión.
En su entorno sin procesar, el sistema de procesamiento de imágenes Cognex se destaca por sus funcionalidades estándar listas para el sector. Su robusta carcasa de aluminio moldeado por inyección y acero inoxidable también los hace impermeables a las altas cargas de vibración. Conexiones M12 ajustadas que los protegen de polvos, lo que para los requisitos de control de calidad de Schmiedetechnik Plettenberg proporciona un grado extremadamente alto de fiabilidad a bajos costos de mantenimiento. El resultado de la cooperación entre expertos y especialistas de visión logra bielas de excelente diseño, capaces de cumplir los requerimientos de las tecnologías de los poderosos motores de avanzada.