smartWLI Cylinder Inspector 3D

Misura non-contatto della superficie del cilindro con tecnologia interferometrica a luce bianca

Progettato per il controllo delle superfici interne dei cilindri, specificatamente per l'industria automobilistica.

Speedytec

  • Elaborazione massiva di dati in parallelo tramite GPU
  • Scansione estremamente veloce
  • Valutazione 3d in tempo reale
  • Ottimizzato per strutture con scalini ripidi e profondi
  • Parametri integrati di qualità dei dati per ottimizzazione dei processi di filtro

Obiettivi singoli

  • Intercambiabili a mano
  • Ingrandimenti da 2.5x a 100x

La scansione parte con la semplice pressione di un pulsante - Il software utilizzato dal sistema è lo SmartVis 3D - È possibile installare il software di terza parte Mountains Map.

Gestione semplificata

  • Rotazione a 360° 
  • Asse a inserimento manuale
  • Opzione di inserimento motorizzato dell'asse con stitching automatico
Scopo dell'ispezione del cilindro

Levigatura / messa a punto delle superfici di scorrimento dei cilindri interni

Le strutture hanno un'influenza fondamentale sull'attrito:

  • il volume di ritenzione dell'olio è essenziale per la necessaria lubrificazione del pistone e della superficie del cilindro
  • le aree di contatto lisce riducono l'usura e l'attrito specialmente alle velocità di rotazione inferiori
  • i pori possono ridurre il consumo di olio fornendo comunque il necessario volume di ritenzione di olio per la lubrificazione dei partner di frizione
  • superfici levigate - angoli, solchi ... hanno una grande influenza sul trasporto dell'olio e sulla lubrificazione idrodinamica
  • l'ottimizzazione delle superfici può ridurre il consumo dei motori e prolungare il tempo di vita
  • ci sono inoltre vari effetti positivi come la riduzione dell'inquinamento ambientale e la riduzione dei costi operativi - questo aumenta il valore delle auto e ha un impatto significativo sulle decisioni di acquisto

Aree operative tipiche di Cylinder Inspector 3D

  • Ricerca e sviluppo
  • Ottimizzazione dei processi produttivi
  • Valutazione del comportamento funzionale sulla base delle strutture 3D senza test estesi
  • Valutazione dell'usura a seguito di test
  • Controllo di qualità
    • Indagine sui processi di produzione
    • Ottimizzazione del cambio utensili in produzione

 

Aree di applicazione
  • Ispezione 3D della superficie cilindrica e delle strutture cilindriche levigate
  • Analisi geometrica completa (lunghezze, angoli, altezze e profondità, volume, ecc.)
  • Analisi di rugosità e ondulazione 2D dei componenti (secondo le ISO 16610, 13565, 12085)
  • Parametri 3D secondo ISO 25178 (rugosità, caratteristiche funzionali: rapporto del cuscinetto e volume)
  • Ottimizzato per l'uso in ricerca e sviluppo, nella produzione e nella assicurazione di qualità
  • L'aggiornamento opzionale del software può aggiungere l'analisi della porosità
Le tecnologie moderne richiedono un controllo qualità molto scrupoloso

Esistono diverse tecnologie concorrenzial attualmente, nuove, già presenti sul mercato o in fase di sviluppo. Tutte queste tecnologie prevedono diverse fasi di produzione e un adeguato controllo di qualità.

Blocchi motore in alluminio

  • Monolitico
    • Lega ipereutettica Al-Si
  • Quasi-monolitico - Fori rivestiti 
    • Indurimento galvanico Ni-Sic
    • Rivestimento al plasma
    • Strato sottile di PVD, TiN, TiAlN
  • Quasi monolitico - Intervento localizzato sui materiali
    • Composto a matrice in alluminio
    • Laser Alloying con Si
  • Rivestimento eterogeneo - A secco - Camicia
    • Ghisa lavorata
    • AlSi / PM
    • Ghisa fusa con superficie esterna ruvida
    • Rivestimento in ghisa
    • Plasma coating
  • Rivestimento eterogeneo pressata a secco
    • Ghisa
    • Al-Si ipereutettico
    • AlSi / PM
  • Rivestimento eterogeneo Slip-in wet 
    • Dispersione galvanica Ni-Sic
Parametri di valutazione per le superfici di scorrimento dei cilindri interni

Valutazione della struttura

Strutture leviganti

  • Angolo di levigatura
  • Solchi di levigatura
  • Classificazione direzionale (crescente, decrescente, perpendicolare..)
  • numeri, profondità, area, volume
  • Distanza tra la scanalatura
  • Solchi trasversali

Altopiano

  • Ruvidità a  contatto

Cavità / pori

  • numeri / distanze
  • volume
  • zona
  • profondità
  • distribuzione di cavità (secondo volume, area e profondità)

Marmorizzatura

  • % sulle superfici circostanti

Ruvidezza della superficie

Parametri 2D funzionali

  • Rk, Rpk, Rvk

Parametri 3D funzionali

  • Sk, Spk, Svk
Superfici diverse e diverse priorità per le misure

Le tecnologie vengono ottimizzate con i medesimi obiettivi:

  • minore attrito
  • resistenza all'usura
  • minor consumo di olio
  • riduzione di peso

... ma i dispositivi di misurazione sono utilizzati per scopi diversi

R & D:

  • analisi dettagliata per l'ottimizzazione della tecnologia

Controllo di qualità:

  • rilevamento rapido di parametri predeterminati
  • diverse priorità a seconda della tecnologia utilizzata
Scansioni con vari ingrandimenti
Obiettivi 2,5x - 10x - 50x
Obiettivi 2,5x - 10x - 50x

Più strutture per scansione - Più dettagli per struttura

Analisi di campione: molte cavità ma mancano sufficienti dettagli in merito alle strutture levigate
Analisi di campione: molte cavità ma mancano sufficienti dettagli in merito alle strutture levigate
Analisi di campione: molte cavità ma mancano sufficienti dettagli in merito alle strutture levigate

FOV: 7,2 X 4,5 mm2
tempo: <10s
risoluzione z: 1 nm
risoluzione xy: 3,5 um

Commento:
Le strutture levigate più grandi sono ancora visibili, ma la densità dei punti di 3,5 um non è sufficiente per valutare le strutture di piccole dimensioni a partire da approssimativamente 10 um. Si consiglia l'utilizzo di una densità di punti più alta.

Campione: molti dettagli ma solo una singola (grande) scanalatura all'interno
Scansione singola con l'obiettivo 50x
Scansione singola con l'obiettivo 50x

FOV: 0,28 x 0.21 mm2
tempo: <10s
risoluzione z: 1 nm
risoluzione xy: 0,2 um

Commento:
Tutti i dettagli sono molto ben visibili, ma l'analisi di queste singole strutture per la valutazione completa dello stato delle camicie dei cilindri risulta comunque molto limitato. Si consiglia l'analisi di aree più grandi. 

Analisi campione: variazione locale delle cavità, necessarie più scansioni
Variazione locale delle cavità, necessarie più scansioni
Variazione locale delle cavità, necessarie più scansioni

FOV: 7,2 x 4,5 mm2
tempo: <10s
risoluzione z: 1 nm
risoluzione xy: 3,5 um

Commento:
le cavità mostrano una variazione locale, si evidenziano aree con diverse densità. È consigliato utilizzare più campi di valutazione. Oltre alla variazione media, si consiglia di controllare la variazione locale delle cavità in diverse posizioni.

Raccomandazioni per il corretto campo visivo

Controlla la tabella qui sotto per selezionare la corretta configurazione di sistema:

  • min. Risoluzione di 10 volte superiore in xyz rispetto alla caratteristica che deve essere misurata
  • min. 10 funzioni di valutazione all'interno dell'area di scansione
  • min. 10 posizioni di misurazione per analisi statistiche
CaratteristicheParametriDimensione reale*Profondità reale*Densità reale*PSR** Ris-xyPSR** Ris-zPSR** Area
cavitàarea500 um2> 1 um10 / mm2 < 2 um < 100 nm > 1 mm2
levigaturaprofondità10 um0,1 um>1 / mm< 1 um< 10 nm> 1 mm2
marmorizzatura% area0,01 mm20,1 um10 / mm2< 1 um< 10 nm> 1 mm2
altopiani - picchiSpk / Rpk0,01 mm220 nm100 / mm2< 1 um< 2 nm> 0,1 mm2
* Questi parametri in genere sono soggetti ad adeguamenti individuali ** Parametro di sistema richiesto L'obiettivo 10x può soddisfare tutti i requisiti - Sono necessarie diverse scansioni da posizioni diverse per una valutazione significativa e affidabile
Robust form filtering
Superficie del cilindro
Superficie del cilindro

I filtri "robusti" (polinomiale, gaussiano e loro combinazioni) sono la base di partenza per tutti i processi di valutazione successivi all'imagine. Sono definiti "robusti" i filtri che eliminano l'influenza delle cavità ed evitano ondulazioni localizzate sulla superficie soggetta al filtro.

Separazione delle strutture
Superficie cilindro con applicazione di filtro robusto
Superficie cilindro con applicazione di filtro robusto

Le caratteristiche strutturali (orientamento direzionale, profondità, altezza, dimensioni) possono essere utilizzate per separare le strutture una dall'altra e valutarle separatamente.

Sistema di analisi FFT per strutture di levigatura
Analisi FFT di strutture levigate di due campioni
Analisi FFT di strutture levigate di due campioni

Commento sull'analisi dei due campioni:
L'analisi FFT di Structure Levigate programmata da GBS ha permesso un'analisi separata delle strutture più alte e più basse della linea di superficie. Il campione di destra della foto qui allegata mostra una percentuale più alta di strutture chiuse a causa delle cavità (aspetto positivo) ma anche più strutture trasversali. La scansione sul lato sinistro mostra più strutture al di sotto della linea di superficie e sul lato destro strutture al di sopra della linea di superficie.

Cavità
Le cavità separate possono essere contate e valutate statisticamente.
 
Sono presenti molti operatori di classificazione - profondità, volume, fattori di forma, ecc. - che possono essere utilizzati per analizzare diversi aspetti parziali delle cavità.
Aspetti chiave - Marmorizzatura
Trama in 3D fotorealistica
Trama in 3D fotorealistica

Marmorizzazione - L'immagine catturata dalla telecamera mostra una trama simile a quella che si può vedere sulle superfici di marmo. Le linee nere rappresentano delle crepe sulla superficie. Le tensioni interne potrebbero far sì che gli altipiani spicchino rispetto alle aree circostanti.

Caratteristiche Tecniche

SMARTWLI CYLINDER INSPECTOR 3D
Diametro del cilindro0 - 125 mm (configurazione standard)
Tecnica di misuraInterferometria a luce bianca
Risoluzione in altezza / nm1nm (tutti gli obiettivi / campo visivo)
Scanner di precisioneMotore piezo con gauge control
Intervallo di scansione200 um
Velocità fino a 20 um / s
Software di sistemasmartVIS 3D / Speedytec su GPU
Software di valutazioneMountains Map con estensioni programmate da GBS
Array1624 x 1324 punti di misurazione
Peso12-14 Kg
Alimentazioneda 100 a 240 VCA, 50/60 Hz
Configurazione Opzionale
Sistema a incastro
ManualeManuale fino a circa 188mm
AllungatoManuale fino a circa 270mm
MotorizzatoAsse z automatizzato fino a circa 200mm
Configurazione ottica
Ingrandimento5x10x20x50x
Campo visivo / mm2.8 x 2.081.4 x 1.040.7 x 0.520.28 x 0.21
Distanza / um1.60.80.40.16

File

AllegatoDimensione
PDF icon Brochure dello smartWLI Cylinder Inspector 3D346.32 KB