Détection rapide des rétrécissements avec mesure précise du diamètre

M. Craig Girdwood, M. Max Fondyga
Taymer International Inc., Markham (Ontario), Canada, +1-905-479-2614

Abstract

Taymer's Système de détection des bosses et des rétrécissements (ZT) Le système de mesure de diamètre précis est un outil permettant aux fabricants d'inspecter et d'enregistrer les diamètres des produits dans des environnements de production à grande vitesse. Il est particulièrement adapté aux applications à haute cadence telles que la production de câbles à fibres optiques sur les tours d'étirage et les lignes de tréfilage. En raison des vitesses de production extrêmement élevées de ces lignes, les technologies d'inspection précédentes peinaient à assurer une mesure de diamètre suffisante et la détection des irrégularités et des rétrécissements. Le système ZT assure la mesure du diamètre et la détection des défauts de diamètre sur toute la longueur du produit, à des vitesses allant jusqu'à 100 3000 m/min. Le système enregistre également des images de tous les défauts, permettant ainsi aux opérateurs et aux ingénieurs de les valider. Cette technologie améliore la qualité des produits et permet aux fabricants d'éviter que des produits défectueux ne soient livrés aux clients.

Introduction

L'augmentation du trafic et du débit internet entraîne une forte hausse de la demande en câbles à fibres optiques. Pour y répondre, les fabricants doivent produire des quantités toujours plus importantes de fibres. Le diamètre est un facteur critique, car même de faibles variations peuvent provoquer des défaillances structurelles et/ou des pertes de signal. Il est donc nécessaire de mesurer le diamètre en continu et de détecter les défauts. Cependant, les cadences de production élevées des tours d'étirage – jusqu'à plusieurs milliers de mètres par minute – représentent un défi pour la plupart des technologies d'inspection actuelles, ce qui exige des innovations.

Le tréfilage permet de produire du fil destiné à une vaste gamme d'applications, notamment la fabrication de barres d'armature, de ressorts, de trombones et, surtout, de fils électriques. Ce secteur, en pleine expansion, connaît une demande croissante et exige un contrôle rigoureux du diamètre afin de garantir que le fil produit corresponde au calibre souhaité. Les vitesses de tréfilage peuvent égaler, voire dépasser, celles des tours d'étirage, atteignant également plusieurs milliers de mètres par minute.

La technologie ZT de Taymer est le seul système conçu spécifiquement pour mesurer et enregistrer des images des défauts de diamètre dans les applications à haute vitesse. Elle détecte les défauts de diamètre aussi petits que 1 micron à des vitesses allant jusqu'à 3 000 m/min et scanne 100 % de la longueur du produit à ces vitesses. Le système enregistre également les images de tous les défauts détectés, permettant ainsi à l'ingénieur ou à l'opérateur de les analyser et d'améliorer la qualité du produit en identifiant et en corrigeant leurs causes.

Outre les images des défauts, les mesures de diamètre de l'ensemble de la production sont enregistrées dans une base de données, ainsi que les informations relatives à chaque défaut de diamètre. Ces informations comprennent la taille et l'emplacement du défaut sur le produit. Cela permet aux opérateurs de repérer rapidement les défauts une fois la production terminée.

Le système ZT offre ainsi des avantages immédiats et à long terme, en évitant la mise sur le marché de produits défectueux et en améliorant la qualité des produits au fil du temps. Il s'intègre facilement aux lignes de production existantes ou nouvelles. La durée de vie des lampes peut dépasser 50 000 heures d'utilisation et elles constituent les seules pièces consommables.

Techniques actuelles d'inspection des impressions et leurs limites

Jauge d'inspection laser

Le contrôle par laser est la méthode la plus courante pour détecter les défauts de diamètre sur les produits ronds. Ces machines utilisent la technologie laser/ombre pour mesurer le diamètre avec une grande précision et identifier les irrégularités et/ou les rétrécissements. Cependant, une fois un défaut signalé, il n'existe aucun moyen de le vérifier en dehors d'une ligne de rebobinage. Cela peut entraîner des faux positifs dus à la poussière ou aux gouttelettes d'eau (par exemple), ce qui provoque des mises au rebut ou des retouches inutiles. De plus, la faible vitesse de balayage de la plupart des contrôles laser peut laisser passer inaperçus de nombreux défauts de petite et moyenne taille lorsque le produit défile à grande vitesse. Les contrôles laser peuvent également avoir des difficultés à mesurer le diamètre des matériaux transparents.

Systèmes de vision précédents

Les systèmes de mesure de diamètre par vision des générations précédentes palliaient plusieurs insuffisances des jauges laser. Ils permettaient d'enregistrer les images des défauts, réduisant ainsi le nombre de faux défauts non corrigés et évitant les rebuts et les retouches. Cependant, ils rencontraient des difficultés similaires pour mesurer précisément le diamètre à haute vitesse, en raison des limitations de traitement et de résolution.

Système d'inspection par vision industrielle

Conception optomécanique

Le système ZT utilise un rétroéclairage LED intense pour créer un contour net et précis du produit. Une caméra haute vitesse, orientée perpendiculairement au produit, capture en continu des images de toute sa largeur à une vitesse pouvant atteindre 3 000 m/min.

Des lentilles optiques spécialisées garantissent que le produit ne semble pas changer de taille lorsqu'il reste dans le champ de vision de la caméra. Les éventuelles vibrations du produit sont compensées par un logiciel de traitement d'image qui stabilise les images capturées.

Pour garantir la cohérence de l'image et éviter que la lumière ambiante n'affecte son fonctionnement, le système ZT comprend un boîtier pour l'éclairage et la caméra.

Une fois les images capturées, un algorithme avancé est utilisé pour traiter les images, mesurer le diamètre et détecter les défauts de diamètre tels que les bosses, les rétrécissements et les changements de diamètre.

Si le système ZT détecte un défaut, une alarme avertit l'opérateur et un rapport d'erreur est enregistré, accompagné d'une image du défaut. Ce dernier s'affiche également à l'écran pour validation ou rejet par l'opérateur.

Améliorer l'assurance qualité

Convient à toutes les applications à grande vitesse

Le système de mesure de diamètre haute vitesse de Taymer, utilisant la vision industrielle, est idéal pour détecter les défauts de diamètre sur tout type de produit rond, notamment les fils nus, les fibres optiques, les tuyaux, les tubes, les fils gainés, etc. Grâce à son algorithme de balayage unique et à son matériel optique spécialisé, il s'agit de la méthode la plus précise pour la détection des défauts de diamètre. Cette technologie de mesure de diamètre est actuellement conçue pour mesurer les produits avec une précision de 1 micron.

Réduire la fréquence des défauts

Le système permet à l'opérateur de visualiser les images des produits en temps réel, ainsi que le défaut de diamètre le plus récent et le diamètre actuel du câble. Ce flux continu d'informations en temps réel, notamment les données de défaillance, permet à l'opérateur d'identifier les causes des imperfections de diamètre. En connaissant le moment et le mode d'apparition d'un défaut, le personnel technique peut en déterminer l'origine et réduire sa fréquence.

QA

Le système ZT surveille en continu le diamètre du produit. Les mesures et les informations relatives aux défauts sont enregistrées pour une analyse ultérieure. Les images des défauts de diamètre, tels que les irrégularités et les rétrécissements, sont capturées et enregistrées sur un disque dur pour être utilisées dans les rapports qualité. L'écran du système ZT permet aux responsables de l'ingénierie et de la production d'examiner facilement les défauts potentiels sans avoir à les observer directement sur le produit, ce qui représente un gain de temps considérable. Les images des défauts sont enregistrées avec leurs informations de localisation, permettant ainsi aux opérateurs de les identifier et de les éliminer rapidement avant toute transformation ultérieure ou avant que le produit ne tombe en panne sur le terrain.

Limites

Le système ZT présente quelques limitations.

• Avec les lignes de production actuelles qui optimisent l'espace, l'installation d'équipements supplémentaires en cours de production peut s'avérer complexe. Le ZT permet de modifier son support et son boîtier caméra afin d'exploiter au mieux l'espace disponible, et peut même être installé selon différentes orientations pour une flexibilité accrue.
• Lorsque la caméra du système observe la surface, les gouttelettes d'eau, les graisses et les particules de poussière peuvent altérer la géométrie du produit et fausser les mesures de diamètre. Un simple coup d'essuie-tout bien positionné suffit généralement à corriger ce problème. Il est également possible de réduire la sensibilité du système, ce qui peut entraîner le passage de certains défauts mineurs à travers le filtre.

Résultats de test

Le système ZT a été testé sur de nombreuses lignes de production à grande vitesse dans le monde (par exemple, des tours d'étirage). Les images suivantes illustrent des défauts réels sur des lignes de production à des vitesses allant de plusieurs centaines à plusieurs milliers de mètres par minute.

La figure 1 montre une image de défaut enregistrée par le système ZT comparée à une image au microscope du même défaut.
La figure 2 montre un exemple d'image d'un défaut de diamètre.