Overslaan en naar de inhoud gaan
Home > Over ons > Nieuws > Tijd en geld besparen via goedkope monitoring

Tijd en geld besparen via goedkope monitoring

Als je kan voorspellen wanneer een productieproces verkeerd loopt, bespaar je veel tijd en geld. VCST, één van de wereldproducenten van hoogtechnologische onderdelen  voor de auto-industrie, heeft met Flanders Make een online monitoring systeem ontwikkeld. Dit systeem van goedkope hardware en slimme algoritmes voorkomt fouten tijdens de productie van tandwielen en detecteert procesanomalieën. Zo wordt de kwaliteit van het eindproduct verzekerd.

Goedkope vibratiemonitoring maakt de online detectie van anomalieën tijdens de productie van tandwielen mogelijk

Strikte vereisten op het vlak van machinegeluidsemissie en toenemende druk op de productie terwijl toch een afvalpercentage van nagenoeg nul procent gehandhaafd moet worden, doet bedrijven uitkijken naar procedures die de permanente bewaking van het productieproces verzekeren.

Meer specifiek is voor VCST een strikte controle vereist tijdens de laatste fase van het tandwielproductieproces – een afwerkingsproces waarin de microgeometrie van de tandflank van het tandwiel gevormd en de oppervlaktekwaliteit verbeterd wordt. Deze beslissende stap heeft een directe impact op de operationele kwaliteit van tandwielen en meer bepaald op het geluidsafstraling van het eindproduct.

VCST maakt hoofdzakelijk gebruik van een slijpproces om een hoge afwerkingskwaliteit te verzekeren. Maar anomalieën tijdens het proces kunnen tot een aanzienlijk kwaliteitsverlies van de geproduceerde onderdelen leiden. Dit kwaliteitsverlies komt ook pas aan het licht bij de uitvoering van een kwaliteitscontrole op de bemonsterde delen van de productieserie. De permanente bewaking van het slijpproces laat toe om individuele stukken in plaats van de hele serie af te keuren.

Afb. 1 Slijpproces en kwaliteitscontrole van tandwielen.

Behoeften en beperkingen

Om de beoogde kwaliteit van de werkstukken te verzekeren, wil VCST deze anomalieën al tijdens het slijpproces zelf kunnen identificeren. Voor de ontwikkeling van een oplossing op maat moest één belangrijke hinderpaal overwonnen worden: de processtatus moest binnen het tijdsbestek dat nodig is voor het slijpen van één tandwiel (d.w.z. max. 60 seconden) gekend zijn. Hiervoor zijn snelle en robuuste verwerkingsalgoritmen nodig.

In het kader van het VibMon-project ontwikkelden Flanders Make en VCST hiervoor een indirecte methode op basis van vibraties. De algoritmen laten toe om:

  • de slijppas te detecteren en de segmenten van het vibratiesignaal die de meeste relevantie hebben voor de extractie van detectiekenmerken te identificeren;
  • het signaal te verwerken om de kwaliteit van het slijpproces te kunnen beoordelen.

Tests en resultaten

De ontwikkelde methode werd getest op meetdata opgenomen op een slijpmachine waarop verschillende anomalieën geïntroduceerd werden (niet-vlakke en excentrische werkstukken, hoge radiale invoer en hoge axiale aanvoersnelheid). De storing veroorzaakt door een hoge axiale aanvoersnelheid introduceert een grotere slijpkracht door dat meer materiaal afge voerd wordt. De vibraties die met behulp van twee drieassige versnellingsopnemers meters werden geregistreerd, werden verwerkt om de monitoringfuncties te extraheren.

Afb. 2 Slijpmachine die voor de tests werd gebruikt

De resultaten toonden aan dat het mogelijk is om anomalieëntijdens het slijpproces zelf te detecteren. De volgende figuren illustreren voor twee cases, hoe een abnormaal van een normaal slijpproces kan worden onderscheiden (afb. 3).

Afb. 3 Anomalieën bij het slijpen van tandwielen, gedetecteerd na de introductie van bepaalde kenmerken

De algoritmen kunnen binnen het voorziene tijdsbestek uitgevoerd worden. Fouten kunnen online tijdens het slijpproces geëxtraheerd worden. Dit laat toe om de algoritmen op een goedkoop ingebouwd platform met beperkte rekenkracht uit te voeren (afb. 4). Dit ingebouwd platform werd in het kader van hetzelfde VibMon-project door CoSys-Lab (Universiteit Antwerpen) ontwikkeld. Hiermee kunnen gegevens verzameld en verwerkt worden. Bovendien kunnen bij de detectie van procesanomalieën ook alarmmeldingen gegenereerd worden. De lage kostprijs van het platform laat toe om het op het hele productiemachinepark in te zetten.

Afb. 4 Goedkoop ingebouwd platform

Conclusies

VCST en Flanders Make maken samen, via de detectie van procesanomalieën, de online monitoring van de kwaliteit van de tandwielen mogelijk. VCST is van plan om op alle slijpmachines in haar productievestiging online monitoring in te zetten om de benutting van haar machines te optimaliseren en tegelijk de kwaliteit van het eindproduct te verzekeren en de afvalpercentages te verlagen.