Bezstykowe metody kontroli jakości w wielkoseryjnej produkcji łożysk samochodowych

ZBROWSKI Andrzej 1 SAMBORSKI Tomasz 2 Bezstykowe metody kontroli jakości w wielkoseryjnej produkcji łożysk samochodowych PRZEDSTAWIENIE PROBLEMU Łożyska toczne należą do grupy produktów wytwarzanych masowo. Szczególnie odpowiedzialną grupą łożysk są łożyska stosowane w przemyśle samochodowym. Ich rola w ostatecznym produkcie jakim jest samochód jest związana z zapewnieniem odpowiedniej trwałości oraz bezpieczeństwa użytkowania pojazdu. Nowe generacje łożysk tocznych charakteryzują się obniżonymi oporami ruchu, co przyczynia się do zmniejszenia energochłonności układu funkcjonalnego maszyny lub urządzenia. Bezobsługowość, wydłużony czas użytkowania oraz osiąganie wysokich prędkości obrotowych to cechy większości współczesnych łożysk stosowanych w przemyśle samochodowym. Spełnienie stawianych wysokich wymagań eksploatacyjnych możliwe jest w wyniku zwiększonych dokładności wykonania, stosowania nowych rozwiązań materiałowych oraz restrykcyjnej kontroli jakości. W przemyśle samochodowym funkcjonuje zasada zero braków charakteryzująca się wdrożeniem metod kontroli jakości zapewniających kompleksową weryfikację 100% wszystkich wytwarzanych elementów. Zasada ta dotyczy także produkcji komponentów stanowiących elementy samochodu, w tym przede wszystkim łożysk tocznych. Łożyska toczne należą do kluczowych węzłów konstrukcyjnych pojazdu mechanicznego i w decydującym stopniu wpływają na jakość produktu finalnego. Zapewnienie coraz wyższej jakości łożysk związane jest ze stosowaniem zawansowanych metod kontrolnych, umożliwiających szybką ocenę sprawdzanych parametrów on-line na linii technologicznej. Uzupełnienie stanowią metody funkcjonujące w trybie off-line, które wykorzystywane są do precyzyjnej jakościowej i ilościowej oceny parametrów wadliwych elementów zatrzymanych w wyniku szybkiej kontroli na linii produkcyjnej. W takim przypadku metody off-line stanowią ostateczną weryfikację rezultatów kontroli prowadzonej bezpośrednio na linii produkcyjnej w zastosowaniu do 100 % wytwarzanych elementów. W trybie off-line możliwa jest dokładniejsza weryfikacja zapewniająca pozyskanie dodatkowych informacji niezbędnych do doskonalenia procesu zapewniania jakości. W trybie off-line kontrolowane są jedynie te elementy, które zostały zatrzymane na podstawie rezultatów kontroli on-line. W wyniku pierwotnych testów ilość obiektów skierowanych do badań dodatkowych jest ograniczona, co sprawia, że możliwe jest wykorzystanie precyzyjnych i rozszerzonych metod kontroli, których nie można zastosować bezpośrednio na linii technologicznej jest. Sprostanie wymaganiom 100% kontroli jakości w systemie zero braków łożysk tocznych wytwarzanych dla przemysłu samochodowego możliwe jest poprzez zastosowanie szybkich bezstykowych metod kontrolnych, aplikowanych bezpośrednio na linii produkcyjnej. W przypadkach wykrycia niezgodność parametrów na linii produkcyjnej konieczne jest wykonanie dodatkowych badań weryfikujących w trybie off-line za pomocą zawansowanych technik, wykorzystujących np. tomografię komputerową. 1. KONTROLA PARAMETRÓW GEOMETRYCZNYCH Parametry geometryczne umożliwiają sformułowanie podstawowych kryteriów wykorzystywanych w ocenie jakości części maszyn i urządzeń technicznych. Bezstykowe metody pomiarowe wykorzystujące techniką maszynowego widzenia zapewniają analizę wielu wymiarów 1 Instytut Technologii Eksploatacji-PIB; 26-600 Radom; ul. Pułaskiego 6/10. Tel: 48 3644118; e-mail: andrzej.zbrowski@itee.radom.pl 2 Instytut Technologii Eksploatacji-PIB; 26-600 Radom; ul. Pułaskiego 6/10. Tel: 48 3644241; e-mail: tomasz..samborski@itee.radom.pl 7071

obiektu badanego, których wartości wyznaczono na podstawie danych pozyskanych w pojedynczym procesie akwizycji. W efekcie następuje wielokrotne przyspieszenie procesu kontroli w stosunku do metod stykowych, w którym każdy wymiar geometryczny wyznaczany jest w osobnym procesie pomiarowym. Dodatkowo metody optyczne w systemach automatycznej optycznej inspekcji, umożliwiają ocenę parametrów powierzchni, których metodami stykowymi wyznaczyć nie można. W Instytucie Technologii Eksploatacji opracowano system wizyjny do inspekcji czół wałeczków łożyskowych po operacji szlifowania. Opracowany system zapewnia prawidłową ekspozycję 30 wad obróbczych występujących na czole wałeczka. Rozróżnia się podstawowe grupy w postaci wad kuziennych, szlifierskich oraz korozji. Przykłady wykrywanych defektów przedstawiono na rysunku 1. Rys. 1. Przykłady wykrywanych wad na powierzchni czół wałeczków łożyskowych: a) niecentryczność, b) ubytek materiału, c) błąd szlifowania, d) korozja, e) wypływka, f) rysy [5] Badane wałeczki, dostarczane bezpośrednio ze szlifierki, umieszczane są w gniazdach podajnika rewolwerowego i pozycjonowane w strefie obserwacji pod głowicą wizyjną. Po wykonaniu analizy jakościowej następuje automatyczne przekazanie wałeczka do następnej obróbkowej operacji technologicznej. Budowa głowicy wizyjnej charakteryzuje się wykorzystaniem pojedynczej kamery CCD oraz dwóch współosiowych oświetlaczy pierścieniowych (rys. 2). Każdy z oświetlaczy generuje strumień światła eksponujący różne rodzaje wad. Głowica wizyjna jest rozwiązaniem charakteryzującym się wysoką odpornością na oddziaływanie zanieczyszczeń [19]. Jest to podstawowy parametr eksploatacyjny systemów optycznej inspekcji trudny do spełnienia w warunkach produkcyjnych dużych wydziałów szlifierskich. Odziaływanie par aerozolu cieczy chłodzącej rozpylonej w atmosferze hali fabrycznej oraz kropel chłodziwa przenoszonych wraz z badanymi obiektami stanowią znaczne utrudnienie w zapewnieniu czystości toru wizyjnego. Opracowane rozwiązanie, wykorzystujące kaskadowy układ okien optycznych, zapewnia bezobsługowe działanie systemu wizyjnego przez co najmniej 48 h nieprzerwanej pracy. Po tym okresie należy wykonać czynności obsługowe trwające 10 minut, polegające na wyczyszczeniu dwóch okien optycznych chroniących kamerę z obiektywem. Konstrukcję głowicy przedstawiono na rysunku 2. a) b) c) Rys. 2. Głowica wizyjna systemu do kontroli czół wałeczków łożyskowych: a) widok bez osłon, b) górne okno optyczne, c) dolne okno optyczne 7072

Zastosowanie opracowanej metody automatycznej optycznej inspekcji w systemie wytwarzania umożliwia zapewnienie zerowej liczby braków, obiektywizację procesu kontroli oraz redukcję kosztów wytwarzania. Urządzenie do automatycznej optycznej inspekcji czół wałeczków łożyskowych wdrożono w Fabryce Łożysk Tocznych w Kraśniku. Rozwiązanie zastosowano w trybie on-line bezpośrednio na linii produkcyjnej. Integrację stanowiska z linią produkcyjną przedstawia rysunek 3. Zastosowane algorymy analizy obrazu oraz mechatroniczne rozwiązania elementów wykonawczych zapewniają pracę systemu z wydajnością 2,5 wałeczka /sekundę. Rys. 3. System optycznej inspekcji czół wałeczków łożyskowych zainstalowany na linii produkcyjnej w FŁT Kraśnik: a) widok urządzenia, b) podajnik z wałeczkami pod głowicą wizyjną Dzięki elastycznej i rekonfigurowanej strukturze system może być dostosowany do zmiennych warunków produkcyjnych [6]. Zastosowana autodiagnostyka zapobiega utracie zdolności funkcjonalnych w wyniku uszkodzenia lub przekroczenia dopuszczalnego poziomu zanieczyszczeń. O przemysłowej dojrzałości systemu automatycznej optycznej inspekcji czół wałeczków łożyskowych zdecydowało rozwiązanie problemów dotyczących przygotowania kontrolowanej powierzchni do procesu kontroli. Opracowana, oryginalna bezstykowa metoda oczyszczania gwarantuje realizację procesu kontroli z wymaganą wydajnością, dopasowaną do wydajności linii produkcyjnej [15,16,17]. Prace o podobnym charakterze aplikacyjnym, dotyczącym kontroli kulek łożyskowych przedstawiono pracach [3, 12]. Zaprezentowane rozwiązanie wykorzystuje układ dwukamerowy do obserwacji obiektu pod różnymi kątami. Obserwowane kulki łożyskowe przetaczają się grawitacyjnie po pochylonej prowadnicy. System sześciokamerowy przedstawiono w publikacji [14]. Wykrywanie wad na powierzchni kulistej w główce przegubu kulowego przestawiono w publikacji [4]. Rozwiązanie przeznaczone do pracy w trybie off-line wykorzystuje w strukturze systemu wizyjnego oświetlacz pierścieniowy i współosiowy (koaksjalny tzn. w osi optycznej kamery). 2. KONTROLA POPRAWNOŚCI MONTAŻU Kontrola poprawności montażu wykorzystująca techniką wizyjną została zastosowana do inspekcji kompletności montażu łożysk stożkowych. Opracowane rozwiązanie umożliwia obiektywną ocenę jakości montażu wałeczków przeprowadzanego w specjalnym zautomatyzowanym gnieździe technologicznym. Wdrożone stanowisko przedstawiono na rysunku 4. 7073

Rys. 4. Stanowisko do kontroli kompletności montażu wałeczków łożysk stożkowych: a) integracja z linią produkcyjną, b) zarejestrowany widok łożyska z niekompletnym zestawem wałeczków W głowica wizyjnej wykorzystano jednokamerowy system akwizycji danych współpracujący z oświetlaczem pierścieniowym. Opracowane algorytmy analizy umożliwiają wykrycie defektu w postaci brakującego wałeczka w zmontowanym łożysku. Urządzenie współpracuje ze zautomatyzowanym gniazdem montażu łożysk i transporterem przekazującym zweryfikowane łożysko do kolejnej operacji technologicznej. W przypadku wykrycia niezgodności następuje automatyczne zatrzymanie linii i uruchomienie sygnalizacji alarmowej. System kontroli poprawności złożeń łożysk stożkowych jest aplikacją do pracy ciągłej w trzyzmianowym trybie pracy. Poprawność montażu sprawdzana jest również z zastosowaniem technik laserowych. Opracowane w ITeE-PIB rozwiązanie umożliwia kontrolę poprawności montażu uszczelek łożyskowych w łożyskach zakrytych. W systemie kontrolnym zastosowano dwie, umieszczone naprzeciwko siebie głowice laserowe. Widok stanowiska przedstawia rysunek 5. Projekcja wiązki światła laserowego umożliwia ocenę odległości powierzchni uszczelki od czoła głowicy i wykonanie porównania z wartościami wzorcowymi. Rys. 5. Laserowe stanowisko do kontroli montażu uszczelek łożysk tocznych Identyfikacja odchyłek stanowi przesłanki do odpowiedniego klasyfikowania badanego łożyska. Łożysko w czasie pomiarów zostaje zamocowane na trzpieniu i wprawione w ruch obrotowy. Po wykonaniu pełnego obrotu następuje automatyczna ocena zarejestrowanego profilogramu. Przykład profilogramu otrzymany dla uszczelki charakteryzującej się występowaniem pofałdowania przedstawia rysunek 6. 7074

Rys. 6. Profilogram otrzymany w przypadku pofałdowanej powierzchni uszczelki. [1] Opracowana metoda umożliwia identyfikację defektów występujących w postaci braku uszczelki, odwrotnego montażu, pofałdowania, stożkowatości, wywinięcia wargi, oraz niewłaściwej głębokości aplikacji uszczelki. Podobnie jak w metodach wizyjnych podstawowym wymaganiem dotyczącym procesu kontroli jest odpowiednia czystość skanowanej powierzchni uszczelki. Ponieważ podczas aplikacji smaru do łożyska może wystąpić zanieczyszczenie powierzchni referencyjnej badanej uszczelki, konieczne jest stosowanie układu oczyszczania, który przed pomiarem usunie zgromadzone zabrudzenia [20]. Alternatywny system poprawności montażu uszczelek przedstawiono w publikacji [11]. Prezentowane rozwiązanie wykorzystuje jednokamerowy system wizyjny z oświetlaczem pierścieniowym. Kamera wraz z oświetlaczem pierścieniowym i kloszem są ustawione prostopadle do powierzchni łożyska z zamontowaną uszczelką. Łożyska są transportowane szeregowo na pomocą transportera. Algorytmy aplikacji umożliwiają analizę wymiarów łożyska, deformacji uszczelki oraz tekstu i symboli na powierzchni uszczelki. Opis metody wykorzystanej do automatycznej inspekcja montażu uszczelek łożysk tocznych z wykorzystaniem komputerowych metod przetwarzania i analizy obrazów zaprezentowano także w publikacji [13]. Opracowana w ITeE-PIB aplikacja przeznaczona dla systemu Windows oraz systemu wizyjnego Keyence CV-5000 umożliwia automatyczną klasyfikację uszczelek z wydajnością jedna na dwie sekundy. Autorzy zaprezentowali także koncepcję hybrydowego systemu wykorzystującego połączenie techniki laserowej oraz optycznej inspekcji w kontroli jakości montażu uszczelnień łożyskowych [2].W pierwszym etapie, powierzchnia uszczelki jest kontrolowana w trakcie skanowana techniką triangulacji laserowej. Drugi etap obejmuje inspekcję powierzchni uszczelki z wykorzystaniem metody wizyjnej. Poprawność montażu może być także weryfikowana w trybie off-line. W publikacji [7] przedstawiono zastosowanie kamery termowizyjnej w badaniach rozkładu pola temperatur na powierzchni badanego łożyska. Łożysko poddane obciążeniu i wprawione w ruch obrotowy emituje ciepło, którego wartość stanowi podstawę oceny poprawności wykonania elementów konstrukcyjnych oraz montażu złożenia łożyskowego. 3. KONTROLA UKRYTYCH WAD MATERIAŁOWYCH Występowanie wad materiałowych na powierzchniach roboczych łożysk oraz wewnątrz elementów konstrukcyjnych jest całkowicie niedopuszczalne. Wady takie stanowią obszary dodatkowej koncentracji naprężeń wywołujących uszkodzenia w postaci przyspieszonego zużycia zmęczeniowego lub nagłego zniszczenia elementu wskutek pęknięcia. Kontrola ukrytych wad materiałowych wymaga stosowania metod wykorzystywanych w nieniszczących badaniach defektoskopowych. W ITeE-PIB opracowano system do wykrywania wewnętrznych wad materiałowych wykorzystujący metodę prądów wirowych [9]. W celu uniknięcia efektu naskórkowości zastosowano wiroprądową metodę badania w polu dalekim. Badania elektromagnetyczne pola dalekiego wykorzystują zjawisko znoszenia pola pierwotnego przez pole wtórne, dzięki któremu pole wytwarzane przez prądy wirowe (pole wtórne) ma większy zasięg. Pozwala to na penetrowanie materiałów na większych głębokościach prądami o dużej częstotliwości i uzyskanie wymaganej rozdzielczości pomiarów dla tego typu badań nieniszczących. 7075

Do generowania prądów stosuje się sondy RF wyposażone w dwie cewki pomiarowe tzw. wzbudzającą i rejestrującą Schemat funkcjonalny stanowiska przedstawia rysunek 7. M M1 M2 M2 Rys. 7. Schemat funkcjonalny stanowiska do wykrywania wad podpowierzchniowych w pierścieniach łożyskowych Cewka rejestrująca jest umieszczona w pewnej odległości od cewki wzbudzającej w obszarze, w którym dominującym polem magnetycznym jest pole od wzbudzonych prądów wirowych. Rejestracja zmian w polu wtórnym pozwala na określanie zmian w badanym materiale. Sonda, której powierzchnia skanowania znajduje się w płaszczyźnie pionowej jest wykorzystywana do sprawdzania powierzchni pierścieni współpracujących z wałem lub oprawą. Druga sonda, umieszczona skośnie wykrywa wady na powierzchni styku pierścieni z wałeczkami łożyskowymi [10]. Zastosowanie napędów o programowalnych parametrach ruchu pozwala na zdefiniowanie, dowolnej płaskiej trajektorii ruchu głowic, indywidualnie dopasowanej do zastosowanej technologii detekcji. Płaskiemu ruchowi sond towarzyszy względny ruch obrotowy pierścienia pobranego przez pneumatyczny chwytak trójszczękowy poruszany serwonapędem. Na rysunku 8 zamieszczono ogólny widok stanowiska z przestrzenią roboczą podczas skanowania pierścienia i oknem programowym do wizualizacji sygnału pomiarowego. Rys. 8. Stanowisko do kontroli pierścieni łożyskowych metodą prądów wirowych: a) widok urządzenia, b) skanowanie powierzchni zewnętrznej, c) okno programowe z wizualizacją sygnału pomiarowego Bezkontaktową metodę wykrywania wad materiałowych prezentuje opis patentowy [8]. Powierzchnia bieżni łożyskowej skanowana jest za pomocą defektoskopu wykorzystującego technikę ultradźwiękową. Ponieważ metody ultradźwiękowe wymagają obecności ośrodka sprzęgającego 7076

pomiędzy głowicą skanującą a obiektem badanym, w opisywanej metodzie pierścień łożyskowy oraz głowica zanurzone są w naczyniu wypełnionym cieczą. Pierścień zamocowany jest na stole obrotowym napędzanym silnikiem. Pozycjonowanie sondy w czasie skanowania zapewnia trójosiowy manipulator o kinematyce szeregowej. Precyzyjne badania struktury wewnętrznej zapewniają badania w trybie off-line wykorzystujące metodę tomografii komputerowej. Rentgenowska tomografia komputerowa jest metodą diagnostyczną pozwalającą na uzyskanie obrazów warstwowych badanego obiektu. Wykorzystuje ona złożenie projekcji obiektu wykonane z różnych kierunków do utworzenia obrazów przekrojowych (2D). Integracja tomografii i systemów inżynierii odwrotnej umożliwia budowę odwzorowań przestrzennych (3D) budowanych jako bryłowy model wirtualny badanej struktury. Promieniowanie z lampy rentgenowskiej przenika przez badany element a następnie trafia do detektora, który przetwarza je na sygnał o intensywności zależnej od natężenia promieniowania. Poziom sygnału jest przetwarzany na odpowiedni odcień szarości. Projekcje obiektu (naświetlenia) wykonywane z różnych kierunków umożliwiają otrzymywanie obrazów przekrojowych. W zastosowaniach technicznych dotyczących łożysk tocznych ważna jest możliwość pomiarów geometrii struktur wewnętrznych występujących w obiektach metalowych w postaci nieciągłości, pustek, pęcherzy itp., zalegających na różnych głębokościach pod powierzchnią zewnętrzną. Badania tomograficzne pierścieni łożyskowych umożliwiają weryfikację wyników badań metodą prądów wirowych prowadzoną bezpośrednio na linii produkcyjnej. Na rysunku 9 przedstawiono zrekonstruowany model 3D pierścienia w widoku płaszczyzny przekroju zawierającej wykryty ubytek objętościowy. a) b) Rys. 9. Obrazy struktury pierścienia łożyskowego otrzymane na podstawie badań tomograficznych: a) obraz przekrojowy z widocznym ubytkiem objętościowym, b) rekonstrukcja 3D badanego pierścienia (widok w płaszczyźnie przekroju wady) Tomografia komputerowa jest szczególnie użyteczna w przypadku badania obiektów wykonanych z tworzyw sztucznych np. koszy łożyskowych. Badania takie wykonywane są we współpracy ITeE- PIB z FŁT Kraśnik. Wykrywanie wewnętrznych wad materiałowych w koszach wykonanych z tworzywa sztucznego, prowadzone w warunkach wymogów systemu produkcyjnego zero braków jest technicznie niezwykle trudnym problemem. Wydajne metody kontroli wizyjnej, wykorzystywane w przypadku elementów metalowych nie mogą być zastosowane ze względu na złożony przestrzennie kształt obiektu oraz podpowierzchniowy charakter defektu. Z tych samych powodów wyeliminowane są także metody wiroprądowe oraz ultradźwiękowe. Widok kosza łożyskowego podczas procesu skanowania przedstawia rysunek 10. 7077

Rys. 10. Widok badanego koszyka podczas badań tomograficznych [18] Wyniki badań tomograficznych koszy łożyskowych wykonanych z poliamidu w technologii wtrysku ciśnieniowego uwidaczniają występowanie wewnętrznych pustek będących pęcherzami powietrza uwięzionego w strukturze tworzywa. Widok porowatej struktury wewnętrznej kosza łożyskowego zrekonstruowanej na podstawie przeprowadzonych badań tomograficznych przedstawia rysunek 11. Rys. 11. Widok porowatej, wadliwej struktury wewnętrznej koszyka łożyskowego Przeprowadzone badania umożliwiły opracowanie skutecznego odpowietrzenia gniazda formującego koszyki łożyskowe oraz dobór właściwych parametrów w procesie wtrysku tworzywa sztucznego. Metoda tomografii, ze względu na wielkoseryjną i wysokowydajną technologię wytwarzania elementów łożyskowych, nie nadaje się do kontroli 100% wyrobów, ale jest jedyną metodą umożliwiającą pozyskanie rzeczywistego obrazu wady w pełnej objętości badanego obiektu. Może być laboratoryjnie stosowana w trybie off-line, jako technika weryfikacyjna obiektów wstępnie zakwalifikowanych jako braki na linii produkcyjnej, na podstawie rezultatów szybszych metod kontroli. Ponieważ szybkie metody nie umożliwiają określenia geometrii wady, tomografia stanowić może drugie ogniwo procesu inspekcji, w którym badaniom polegają produkty wytypowane w wyniku pierwszego etapu kontroli. PODSUMOWANIE Zaprezentowane bezstykowe metody kontroli jakości samochodowych łożysk tocznych zapewniają zwiększenie wydajności procesu produkcji z zachowaniem wymagań dotyczących produkcji masowej w branży motoryzacyjnej. Przedstawione rozwiązania są wdrażane na liniach produkcyjnych oraz laboratoriach kontroli jakości umożliwiając wykrywanie i rozpoznawanie wad, ich ocenę ilościową i jakościową, analizę trendów w warunkach 100%-owej kontroli produkcji. Produkcja w systemie zero braków realizowana w przemyśle samochodowym wytycza nieustannie 7078

powiększany obszar zastosowań dla innowacyjnych rozwiązań aparatury badawczej i testowej w nowych aplikacjach związanych z kontrolą i zapewnieniem jakości. Zapotrzebowanie rynkowe powoduje wzrastająca dyfuzję rozwiązań. Systemy bezstykowe są stosowane także w kontroli elementów silników spalinowych (tuleje cylindrowe, gniazda zaworowe, grzybki zaworowe, popychacze, wałki rozrządu, korbowody, tłoki, itp.), elementów zawieszeń, piast kół, tarcz i bębnów hamulcowych. Wydajność kontroli z uwagi na seryjny charakter produkcji w tym sektorze przemysłowym kształtuje się w granicach od kilku do kilkuset sztuk na minutę. Zalety metod bezstykowych wynikają przede wszystkim z trwałości układów pomiarowych i prędkości systemów akwizycji danych. Wprowadzają także możliwości analizy obiektów niedostępne w badaniach stykowych technikami nieniszczącymi. Metody bezstykowe charakteryzują się jednak większą wrażliwością na oddziaływanie zakłóceń zewnętrznych, co dotyczy szczególnie metod wizyjnych. Dlatego podczas opracowywania systemu kontrolnego jednym z głównych wymagań jest zapewnienie właściwego poziomu odporności na zakłócenia występujące np.: w postaci zabrudzeń, natężenia oświetlenia, zmiany barwy, dokładności pozycjonowania obiektu, oddziaływania pola magnetycznego oraz warunków termicznych. Zastosowanie metod bezstykowych umożliwia budowę skutecznego, zdwojonego systemu kontroli jakości funkcjonującego w trybie on-line oraz off-line. Szybkie metody zastosowane bezpośrednio na linii produkcyjnej umożliwiają bezpośrednią selekcję na wyroby dobre oraz braki. Metody stosowane w trybie off-line umożliwiają szczegółowe badania produktów wadliwych w celu precyzyjnej ilościowej analizy wad oraz wykrycia przyczyn defektów procesu produkcyjnego. Streszczenie W artykule przedstawiono zastosowanie wybranych metod bezstykowych w aplikacjach zapewniających kontrolę jakości łożysk tocznych na różnych etapach realizacji procesu wytwarzania. W przedstawionych rozwiązaniach wykorzystano rezultaty prac badawczo rozwojowych prowadzonych w Instytucie Technologii Eksploatacji PIB w Radomiu we współpracy z Fabryką Łożysk Tocznych w Kraśniku. Na podstawie przeprowadzonej analizy literaturowej zaprezentowano także przegląd najnowszych rozwiązań alternatywnych, opracowanych w innych ośrodkach naukowych. Obiektem badań są złożenia łożyskowe oraz pojedyncze elementy łożysk tocznych. Metody bezstykowe zastosowane w procesie kontroli jakości obejmują inspekcję wyrobów za pomocą technik wizyjnych, laserowych, metody prądów wirowych oraz tomografii rentgenowskiej. Techniki wizyjne umożliwiają kontrolę wad powierzchniowych występujących w postaci błędów geometrycznych, kierunkowości obróbki oraz korozji. Ponadto metody wizyjne umożliwiają kontrolę poprawności montażu elementów konstrukcyjnych łożyska. Do oceny poprawności montażu stosowane są także metody laserowe wykorzystujące głowice triangulacyjne. W przedstawionych rozwiązaniach metoda prądów wirowych została zastosowana do wykrywania wad podpowierzchniowych w elementach metalowych. Tomografię komputerową wykorzystano do obrazowania wad struktury wewnętrznej, szczególnie w obiektach wykonanych z tworzyw sztucznych. Contactless quality inspection method for mass-produced car bearings Abstract The article presents the application of selected contactless methods for the inspection of quality of roller bearings at different stages of the development process. The paper is based on the results of research conducted at the Institute for Sustainable Technologies National Research Institute in close cooperation with the FŁT Kraśnik a manufacturer of roller bearings located in Kraśnik, Poland. Following an in-depth literature review, the authors present alternative solutions, also by other R&D centres. The object of research are compound bearing solutions as well as individual components of roller bearings. The contactless methods for quality inspection used include, e.g. visual and laser techniques, eddy current methods, and X-ray tomography. Visual techniques enable the control over surface defects in form of geometrical defects, incorrect directionality of processing, or corrosion. Moreover, such methods are also useful when verifying the correctness of the assembly of the components of a bearing. Additionally, laser methods, particularly laser triangulation ones, can also be used in this case. In solutions presented by the authors the eddy current inspection method was used for the detection of surface defects of metal elements, whereas computer tomography for internal defects,, particularly in plastic elements. 7079

BIBLIOGRAFIA 1. Czajka P., Giesko T., Matecki K., Zbrowski A.: Metoda i system laserowej inspekcji montażu uszczelek w łożyskach tocznych. Technologia i Automatyzacja Montażu, 2010 nr 2, str. 22-28. 2. Czajka, P. Giesko, T. Wójcicki, T.: Hybrydowa metoda inspekcji procesu technologicznego montażu łożysk tocznych. Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej. Budowa Maszyn i Zarządzanie Produkcją, 15/2011, str. 33-45. 3. Do Y., Lee S., Kim Y.: Vision-based surface defect inspection of metal balls. Measurement Science and Technology 10/2011; doi:10.1088/0957-0233/22/10/107001. 4. Ge W., Zhao H., Li X.: Gyroscope Pivot Bearing Dimension and Surface Defect Detection. Sensors, 2011, 11, pp. 3227-3248. 5. Giesko T., Mazurkiewicz A., Zbrowski A.: Advanced mechatronic system for in-line automated optical inspection of metal parts. International Journal of Simulation: Systems, Science & Technology, (IJSSST), Vol 11 No 4 September 2010, pp. 36 41. 6. Giesko T., Zbrowski A.: Struktura mechatronicznego systemu optycznej inspekcji wyrobów. Problemy Eksploatacji, 2008 nr 3, str. 133-142. 7. Kim W., Seo J., Hong D.: Infrared Thermographic Inspection of Ball Bearing; Condition Monitoring for Defects under Dynamic Loading Stages. 18 th World Conference on Nondestructive Testing 2012, Durban, South Africa. http://www.ndt.net/article/wcndt2012/papers/256_wcndtabstract00256.pdf 8. Kiuch A.: Ultrasonic inspection method and defect detection method for rolling bearing. Patent nr EP 1 801 577 A1 z dn. 27.06.2007. 9. Lewińska- Romicka A.: Badania materiałów metodą prądów wirowych. Wyd. Biuro Gamma, Warszawa 2007. 10. Samborski T., Zbrowski A.: Model stanowiska do wykrywania wewnętrznych wad materiałowych w pierścieniach łożysk tocznych. Energetyka. Problemy Energetyki i Gospodarki Paliwowo - Energetycznej, sierpień 2012, str. 447 451. 11. Shen H., Li S., Gu D, Chang H.: Bearing defect inspection based on machine vision. Measurement 45 (2012), 719 733. 12. Wang Z., Pei F., Li L.: Efficient Image Processing Method of Surface Defect Detection for Steel Balls in Batch. Proceedings of 16 th International Conference On Mechatronics Technology, October 16-19, 2012, Tianjin, China pp. 139-143. 13. Wójcicki T., Czajka P., Giesko T.: Automatyczna inspekcja montażu uszczelek łożysk tocznych z wykorzystaniem komputerowych metod przetwarzania i analizy obrazów. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej Nr 273 Mechanika z. 79, 2010, str. 27-36. 14. Yang J., Zhang F., Song X., Xu H.: New Method of Spherical Surface Defect Detection Based on Machine Vision. Advanced Materials Research. Vol. 295 297, 2011, pp. 1274-1278 15. Zbrowski A.: Cleaning system for automated optical inspection of heads of bearing rollers. Solid State Phenomena. Vol. 198, Mechatronic Systems and Materials IV (2013), pp. 289 294. 16. Zbrowski A.: Metoda przygotowania powierzchni wałeczków łożyskowych do procesu automatycznej optycznej inspekcji. Problemy Eksploatacji 2009 nr 1, str. 209-215. 17. Zbrowski A.: Sposób oczyszczania czół wałeczków łożysk tocznych i urządzenie do oczyszczania czół wałeczków do łożysk tocznych. Patent nr 207661 z dn. 08.02.2011 r. 18. Zbrowski A.: Tomografia rentgenowska w diagnostyce syntetycznych koszy łożysk tocznych. Energetyka. Problemy Energetyki i Gospodarki Paliwowo - Energetycznej, luty 2013, str. 132-139. 19. Zbrowski A., Giesko T.: Głowica wizyjna zwłaszcza do kontroli czół wałeczków do łożysk tocznych. Patent nr 213238 z dn. 31.01.2013 r. 20. Zbrowski A., Matecki K.: Sposób oczyszczania powierzchni bocznej łożysk tocznych zwłaszcza przed procesem optycznej inspekcji i urządzenie do oczyszczania powierzchni bocznej łożysk tocznych zwłaszcza przed procesem optycznej inspekcji. Patent nr 213830 z dn. 31.01.2013 r. 7080