Smart Tool Monitoring:

Low cost systeem voor geautomatiseerde gereedschapscontrole

Gereedschapsslijtage is een belangrijke factor als het om de nauwkeurigheid van freesbewerkingen gaat. Hoe kun je hier grip op houden als je onbemand freest? Of hoe kun je de inzet van een operator voor een visuele controle van de gereedschappen vermijden? Tijdens Machineering presenteert Flanders Make Smart Tool Monitoring. Met deze low cost oplossing wordt in de CNC-machine in minder dan een minuut onbemand de slijtage van het gereedschap gedetecteerd.

Bij het precisiefrezen van hoogwaardige componenten of het bewerken van composietdelen is het dikwijls de operator die een visuele inspectie van de kritische snijgereedschappen uitvoert. Dat kost echter tijd en past niet meer bij de automatisering die steeds verder doordringt in de maakindustrie. Het corelab DecisionS in Leuven, een van de kernlabo’s op het vlak van Artificiële Intelligentie binnen Flanders Make, heeft samen met het Center of Mechatronics in het Oostenrijkse Linz een systeem ontwikkeld om de slijtage van roterende gereedschappen geautomatiseerd te detecteren en weer te geven in een 3D model. En wel met een hogere nauwkeurigheid dan die van een visuele inspectie.

De absolute fout die de onderzoekers met testen hebben aangetoond, bedraagt 70 µm. Dat is beter dan de afwijking die het menselijk oog kan detecteren

Beter dan de huidige standaard

Het hart van het systeem is een lijnscancamera die de schaduw van het roterend gereedschap registreert. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een gecollimeerde achtergrondverlichting (een lichtbundel met zo parallel mogelijke stralen) en een tachometer. De spindel brengt het gereedschap tussen de lichtbron en de lijncamera in en roteert dan op de laagst mogelijke spindelsnelheid, zo’n 3500 omwentelingen per minuut. De tachometer wordt gebruikt om de lijncamera te triggeren. Het algoritme dat in het onderzoeksproject werd ontwikkeld, reconstrueert aan de hand van de schaduwen die de camera registreert de geometrie van de snijkanten van het gereedschap. De absolute fout die de onderzoekers met testen hebben aangetoond, bedraagt 70 µm. Dat is beter dan de afwijking die het menselijk oog kan detecteren en ook beter dan de standaard in de industrie, die rond de 100 µm ligt. Het systeem detecteert op een slijtage vanaf 10 µm, ruim voldoende voor praktische toepasbaarheid van het systeem. De som van de gevonden meetwaarden kan de trigger zijn om het gereedschap te wisselen.

Lees Solutions Magazine digitaal:

Procescontrole

Rob Salaets (Flanders Make) ziet een voordeel van het systeem in de lage kostprijs, mede doordat met een goedkope camera is gewerkt in plaats van duurdere die bij andere gereedschap meetsystemen wordt ingezet. De componenten die de onderzoekers hebben gebruikt, hebben minder dan € 1000 gekost. Het systeem laat zich bovendien eenvoudig achteraf inbouwen op bestaande CNC-machines. De meting zelf vergt niet meer dan 45 seconden. Hiermee wordt het controleren van het gereedschap geautomatiseerd en kunnen verspanende bedrijven de standtijd van de gereedschappen verder maximaliseren, zonder het risico dat ze door onverwachte slijtage van het gereedschap afkeur produceren of – bij het frezen van composiet – het materiaal beschadigen. Het systeem kan verder ook gebruikt worden voor het optimaliseren van de snijparameters waarmee gefreesd wordt.

Rob Salaets en Roel Van Thillo van Flanders Make geven tijdens Machineering (van 29 – 31 maart) vrijdag om 14.30 uur een presentatie over Smart Tool Monitoring tijdens de Expert Classes op de beurs. Meer informatie vind je hier. Registreren kan gratis met aanmeldcode 105

12.000 vierkante meter productievloer Machineering 2023 beslaat dit jaar in totaliteit 120.000 vierkante meter. In feite worden hal 8 en omgetoverd tot een moderne productieruimte, waar 120 exposanten de nieuwste oplossingen tonen voor productie in het Industrie 4.0 tijdperk, waaronder additive manufacturing. Daarnaast zijn er elke dag Expert Classes. Op woensdag 29 maart presenteert Flanders Make een robuuste oplossing om met akoestische metingen de onderhoudstoestand van machines te monitorenn. Sirris presenteert die dat hoe je de cobot méér taken kunt laten doen dan het beladen van een machine. Donderdag 30 maart laat Karel Kellens, onderzoeker aan de KU Leuven, zien hoe je proactief het energie- en grondstoffenverbruik in de discrete productie kunt verbeteren. Agoria en PWC presenteren deze dag een studie in 120 maakbedrijven naar robotisering. Vrijdag 31 maart ‘s middags is er een Expert Class over hoe je door slim de ontwerpregels voor additive manufacturing het bereik van deze technologie kunt verbreden. Metaltechnics3D deelt dan de eigen ervaringen.