Unique au monde : contrôle de surface de haute précision pour les billes de roulement à l'aide d'une technologie de mesure optique
L'institut Fraunhofer pour la recherche sur les silicates (ISC) est l'un des plus importants centres de recherche et développement sur les matériaux en Allemagne. En collaboration avec les experts de STEMMER IMAGING, les chercheurs de l'institut Fraunhofer ont développé un système de contrôle entièrement automatisé pour les billes de roulement, unique au monde. Ce système de contrôle qualité sophistiqué repose sur une technologie de mesure optique de très haut niveau.
La mission
Soutenir la planification et sélectionner les composants d'un système d'inspection entièrement automatique pour contrôler la qualité de surface des billes de roulement.
Le défi
Contrôler à 100 % la qualité des billes de roulement en ligne, malgré des surfaces réfléchissantes, des tailles différentes et des vitesses de travail élevées.
La solution
STEMMER IMAGING a conçu une solution de traitement d'images parfaitement adaptée aux exigences élevées, a fourni tous les composants nécessaires et a veillé à une coordination précise de tous les composants. C'est ainsi qu'une installation de contrôle entièrement automatique, unique au monde, a été créée sur la base de la technologie de mesure optique.
- Systèmes de caméras de haute précision
- Éclairages parfaitement adaptés
- Vitesse de traitement maximale
- Taux de détection des défauts de 100 %
- Contrôle flexible de différentes tailles de billes
Surfaces réfléchissantes et vitesse de travail élevée
La fabrication de billes de roulement pour les roulements à billes en céramique de haute précision exige une précision et une fiabilité de processus maximales. Le moindre écart par rapport à la forme optimale ou à la qualité de surface souhaitée risque d'endommager les roulements et d'entraîner des pannes chez le client final, pour lesquelles le fabricant peut être tenu responsable.
Lors du développement du système d'inspection en ligne automatisé pour un fabricant de roulements à billes de renom, une fiabilité maximale était donc requise. Le défi particulier de cette commande résidait d'une part dans la surface réfléchissante des billes en nitrure de silicium et d'autre part dans la vitesse d'inspection élevée, car la vitesse de production précédente devait être maintenue. En outre, le système devait être conçu pour permettre l'inspection flexible de billes de différentes tailles.
«Les surfaces à mesurer sont très réfléchissantes et nécessitent un système d'éclairage spécial qui minimise les reflets afin de pouvoir résoudre les différentes tâches de mesure. En outre, le système devait être variable, car différentes tailles de billes normalisées d'un diamètre de 3 à 10 mm devaient y être testées. Dans l'ensemble, il s'agissait d'exigences très élevées pour un système de contrôle qualité entièrement automatisé. »
Andreas Diegeler, directeur du CeDeD à l'Institut Fraunhofer
La solution sur mesure
Un système de contrôle qualité en deux étapes avec une technologie de mesure optique de haute précision
Afin de garantir un contrôle qualité à 100 % malgré la vitesse de traitement élevée, les experts de l'institut Fraunhofer ont conçu, en collaboration avec STEMMER IMAGING, un système d'inspection robotisé en deux étapes, parfaitement adapté au contrôle automatique des billes de roulement.
Grâce à un éclairage spécial et à la technologie de mesure optique de haute précision de STEMMER IMAGING, même les plus petits écarts par rapport à la circularité standard et les défauts de surface tels que les rayures, les fissures, les bosses ou les variations de couleur sont détectés de manière fiable et les billes concernées sont automatiquement rejetées.
Deux stations de traitement d'images pour une fiabilité maximale
Le contrôle des billes de roulement est entièrement intégré dans le processus de production et s'effectue de manière entièrement automatique sur deux stations de contrôle distinctes. La première station vérifie la circularité des composants conformément aux normes, la seconde procède au contrôle qualité des surfaces des billes. Un robot se charge d'acheminer les billes de roulement vers le module de contrôle correspondant, de transférer les billes en bon état et d'éjecter les produits défectueux.
Une technique de mesure optique de haute précision qui fait référence
La performance de l'installation dépend essentiellement des systèmes de traitement d'images intégrés. C'est pourquoi on utilise des systèmes de caméras de haute précision avec une résolution de 1 µm, qui garantissent une détection complète en trois dimensions des billes avec une précision de mesure de 0,3 µm. Un système d'éclairage spécial, réglé avec précision, permet de réduire au minimum les reflets.
Les facteurs de réussite de la solution mise en œuvre
En tant que partenaire indépendant dans le domaine de la technologie de traitement de l'image, STEMMER IMAGING n'est pas lié aux produits de fabricants spécifiques. Il a donc pu sélectionner les meilleurs composants possibles pour chaque domaine d'application. C'est ainsi qu'a été créé un système d'inspection de haute précision qui permet un contrôle qualité à 100 % sur la base d'une technique de mesure optique et qui trie automatiquement les billes défectueuses pendant le processus de production.
Caméras haut de gamme
Les systèmes de caméras de haute précision ont une résolution de 1 µm. Ils permettent une détection tridimensionnelle complète des billes de roulement à contrôler avec une précision de mesure de 0,3 µm.
Éclairage spécial parfaitement adapté
Afin de pouvoir fournir des résultats de mesure fiables malgré les surfaces réfléchissantes, un système d'éclairage spécial a été utilisé, développé par un partenaire de STEMMER IMAGING.
Vitesses de traitement maximales
STEMMER IMAGING a pu livrer tous les composants, y compris le logiciel, sous la forme d'un ensemble parfaitement adapté aux exigences existantes, permettant ainsi une vitesse de contrôle de 2 000 billes par heure.
«Les connaissances de nos interlocuteurs sur toutes les questions relatives au traitement d'images et l'excellente qualité des composants livrés nous ont tout simplement convaincus. Nous miserons donc également sur les services et les produits de STEMMER IMAGING pour les futurs systèmes.»
Dr Andreas Diegeler, directeur du CeDeD à l'Institut Fraunhofer
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