La technologie des moteurs Otto et diesel a considérablement évolué au cours des dernières années. Les moteurs actuels produisent beaucoup moins de particules, moins de dioxyde de carbone et offrent une détection des défauts opérationnels plus fiable. Alors qu’une chambre de combustion de 2,5 litres était autrefois nécessaire pour produire 180 chevaux, une chambre de 1,4 litre est maintenant suffisante. Afin de rendre ces améliorations possibles, presque tous les composants de moteur devaient répondre à des exigences de performance technique plus strictes. L’une des pièces essentielles à l’amélioration des performances du moteur est la bielle, un composant nécessaire à la transmission de la puissance dans le processus de combustion. Afin d’assurer un contrôle qualité efficace, les bielles de voiture de tourisme produites par IMR Gesellschaft für Prozessleit- und Automatisierungstechnik mbH sont envoyées dans une station d’essais de Schmiedetechnik Plettenberg GmbH & Co. KG à Lennestadt-Meggen (Allemagne), où elles sont inspectées au moyen de la technologie de vision Cognex pour vérifier les caractéristiques telles que l’épaisseur, les dimensions en longueur et en largeur, les écarts de symétrie, la concentricité et le décalage.
L’amélioration du composant pose des défis de production
Pour que les moteurs produisent la même puissance avec une capacité cubique inférieure, ils nécessitent plus de compression, ce qui améliore la lubrification du moteur. La capacité cubique réduite dans le moteur entraîne une réduction du jeu dans les enveloppes de palier de la tbielle. Cela présente de nouveaux défis de production car il est très difficile pour la bielle de supporter les forces plus importantes qui sont exercées tout en fonctionnant avec des tolérances minimales. Pendant la fabrication de la bielle, la température du matériau peut atteindre environ 1 280 °C, ce qui provoque une réaction extrêmement sensible de l’acier C70 aux processus de mise en forme mécanique. Malgré des méthodes de production améliorées, il est possible que les composants de la bielle deviennent trop épais ou trop minces pendant le forgeage. Pendant le forgeage automatisé, le décalage du forgeage se produit dans certaines conditions si les matrices supérieure et inférieure ne correspondent pas exactement dans une tolérance de dixièmes ou centièmes de millimètres. Même pendant le processus d’étalonnage manuel consécutif, il y a des fluctuations de température occasionnelles dans la bielle elle-même, en raison de différents temps d’usinage, ce qui entraîne des écarts de taille et de poids minimes.
Un nouveau paradigme de test
Afin de garantir à IMR des bielles de la plus haute qualité, Schmiedetechnik Plettenberg a dû innover dans la manière de les mesurer et les inspecter. Il s’agissait du premier projet dans lequel l’entreprise utilisait un système de vision pour des tests de qualité automatisés. Le défi principal de Schmiedetechnik Plettenberg était d’obtenir une répétabilité de test suffisante sur les bielles forgées, qui contenaient parfois une surface rugueuse. Grâce au système de vision Cognex, la société a pu réaliser les tests avec un grand succès. Par exemple, la société a pu atteindre une répétabilité de mesure de la hauteur de 0,03 millimètre. Grâce à ce succès et à ses nombreuses années d’expérience dans le domaine de la conception et de la construction d’unités de manutention et d’essai clé en main, IMR a commandé la station d’essais Schmiedetechnik Plettenberg au bout de très peu de temps. Aujourd’hui, la station inspecte en moyenne 4,5 millions de bielles par an.
Contrôle complet des tests tout au long du processus
Même avant qu’ils n’atteignent la station d’essais optiques, les bielles subissent des examens initiaux. Après le sablage et une première inspection visuelle, un test de poudre magnétique est effectué pour détecter les fissures capillaires ultrafines. Avant que les composants ne soient dirigés vers la bielle, les tiges sont pesées avec des tolérances de plus ou moins 6 grammes. Les bielles sont ensuite amenées sur une bande transporteuse dans la machine de test. Elles sont détectés par une barrière lumineuse, leur emplacement et leur position sont ensuite transmis au système de suivi. À la première station de traitement de l’image, les systèmes de vision Cognex In-Sight®, équipés de lentilles télécentriques, mesurent chacun les longueurs et les largeurs des bielles, la concentricité de la manivelle et la gravure. La longueur et la largeur sont déterminées en fonction de la spécification du produit sur la base du rapport entre le centre de la manivelle et un bord extérieur de référence établi. Dans les cas où les mesures s’écartent de la plage acceptable, les systèmes de vision transmettent un signal pour rejeter la bielle sur le poste I-PC.
À la station de traitement de l’image, un système de vision Cognex In-Sight est utilisé pour détecter des numéros de caractéristiques supplémentaires sur le côté supérieur des composants, sur la base d’empreintes tridimensionnelles forgées avec une bonne lisibilité de reconnaissance optique de caractères (OCR). Les différentes caractéristiques sont enregistrées par une combinaison de concepts d’éclairage différents, contrairement aux deux caméras In-Sight. L’éclairage de fond à DEL permet d’enregistrer les contours du composant. Les numéros de gravure et de caractéristiques sont détectés au moyen d’une lumière incidente à DEL rouge.
Système robuste
À la station d’essais des bielles, deux approches parallèles sont adoptées pour obtenir le plus haut degré possible de précision d’essai. Après une évaluation détaillée des enregistrements, les informations des deux images sont également comparées sur l’ordinateur. Le système intelligent Cognex In-Sight fournit une détection d’erreur de 100 % lors de la première étape du test. Les requêtes d’épaisseur et de hauteur sont effectuées à la troisième station d’essais par la méthode de triangulation laser. Deux autres caméras à matrice Cognex dotées d’une résolution VGA détectent les profils H au moyen de lignes laser. La hauteur de la manivelle et de l'arbre et la hauteur de la manivelle du piston sont mesurées en plusieurs points. En outre, le système vérifie la symétrie et la déflexion du corps de bielle.
Dans leur environnement brut, les systèmes de traitement de l’image Cognex excellent avec leurs fonctionnalités standards prêtes à l’emploi. Leur boîtier robuste en aluminium moulé par injection et en acier inoxydable les rend également insensibles aux charges de vibration élevées. Les raccords M12 étanches les protègent de la poussière, ce qui, pour les exigences de contrôle qualité de Schmiedetechnik Plettenberg, offre un niveau de fiabilité extrêmement élevé avec de faibles coûts de maintenance. La coopération entre les experts en forgeage et les spécialistes de la vision a comme résultat des bielles superbement conçues pouvant répondre aux exigences des technologies de moteur avancées et puissantes.