Teste automatizado de engrenagem do motor e controle de qualidade

Freios de estacionamento elétricos são usados em veículos de passageiros para mantê-los parados em rampas e estradas planas e, recentemente, estão cada vez mais equipados como instalações padrão para carros modernos. Essa funcionalidade era tradicionalmente realizada por meio de um freio de estacionamento manual.

Nos últimos anos, com os freios de estacionamento elétricos, o motorista ativa o mecanismo de retenção com um botão e as pastilhas de freio são aplicadas eletricamente nos freios traseiros.

O freio de estacionamento elétrico ou eletrônico (EPB), também conhecido como freio de estacionamento automático (APB), é uma função essencial que oferece ao motorista mais conforto e comodidade. Além disso, como a alavanca manual não é usada, os fabricantes de automóveis têm mais liberdade de escolha quanto ao local de instalação das peças operacionais nos carros modernos.

Esta função de freio elétrico de estacionamento tem uma infinidade de usos além de desativar e ativar os freios, como subida ou retenção automática. O Hill-Hold impede o carro de rolar acidentalmente quando ele está parado ou partindo. O Auto-hold mantém a pressão do freio aplicada depois que o motorista libera o pedal. Caso os sensores ABS detectem algum movimento, a pressão do freio é aumentada. Se o acelerador é pressionado - ou a embreagem é liberada manualmente - os freios são liberados.

Recentemente, existem dois sistemas principais de freio de estacionamento em uso, nomeadamente o do tipo de tração por cabo e elétrico-hidráulico. Ambos os métodos incluem uma luz de aviso visual no painel. O segundo deles agora é o mais comum. Um terceiro tipo totalmente elétrico começará a ser usado em um futuro próximo.

Os sistemas de freio de pinça elétrico-hidráulico são normalmente empregados como parte de um sistema de controle maior, como um programa eletrônico de estabilidade (ESP). O sistema EPB é controlado eletronicamente e consiste no interruptor EPB, no freio de pinça EPB e na unidade de controle eletrônico (ECU), em que a Unidade de Engrenagem do Motor (MGU, ou seja, atuador EPB) é equipada com um freio de pinça que é operado pelo sinal da a ECU através de um simples toque de interruptor.

Quando o motorista pressiona o interruptor para ativar o freio de estacionamento, a unidade ESP gera automaticamente pressão no sistema de freio e pressiona as pastilhas de freio contra o disco. Os calibradores são então travados na posição por uma válvula solenóide controlada eletricamente. A pinça permanece travada sem qualquer necessidade de pressão hidráulica. Para liberar o freio, o ESP gera brevemente pressão novamente, um pouco mais do que o necessário para travar a pinça, e a válvula é liberada.

Foi amplamente verificado que o EPB normalmente ocupa menos espaço e desengata automaticamente durante a condução - útil para conduzir em trânsito intenso e estacionar em ladeiras. Obviamente, ele fornecerá melhor assistência ao motorista e agora foi introduzido por vários fornecedores.

Problema e aplicação da medição

Neste caso, o usuário final - localizado em Shenzhen, China - é um fornecedor de montagem da MGU para o fabricante líder de mobilidade eletrônica BYD Auto, que estava preocupado com a garantia de qualidade da MGU e constantemente procurando por uma forma estatística robusta para classificar os não qualificados MGU antes que os produtos finais saíssem da linha de montagem. A qualificação deste subsistema é crítica para determinar a confiabilidade da montagem do EPB.

Um método subjetivo para detectar peças defeituosas é a percepção de ruído, que fisicamente deriva de vibrações anormais. Tal ruído foi previamente detectado de forma grosseira pelo ouvido de um inspetor de controle de qualidade empiricamente - em geral, o ruído em operação difere significativamente daquele de unidades qualificadas

No momento, considerando a consistência e a precisão, e uma vez que o teste de som in situ não é aplicável, o fabricante se esforça para introduzir métodos quantitativos de verificação. Em vez de uma simples avaliação auditiva, é provável que a tarefa seja realizada por meio da compreensão do padrão de vibração.

A medição de aceleração (vibração) é mais prática do que um esquema acústico para operação no local. Este padrão de vibração revela fisicamente deserções interiores. Neste caso, se refere à vibração ao longo das direções X, Y, onde o eixo Z da coordenada construída é perpendicular à cobertura MGU

Na prática, a verificação vem sem conformidades ou referências prontas para uso. Ou seja, é provável que o usuário colete vários testes de contraste entre produtos qualificados e não qualificados, descobrindo diferenças numéricas nos espectros.

Configuração da solução de teste

Esta aplicação é um projeto, através do qual o sistema Dewesoft DAQ e o sistema de teste são colocados em um gabinete no local, sendo integrados em uma bancada de teste para monitorar as acelerações de cada MGU como medidas eficazes de QC. A instalação funcionará como uma estação em uma linha de montagem para realizar a validação da qualidade do produto.

A automação é necessariamente implementada com um controlador lógico programável (CLP) - um computador digital industrial robusto e adaptado para o controle de processos de fabricação, como linhas de montagem, neste caso, um SIMATIC WinCC® da SIEMENS.

Os processos de fabricação estão se tornando cada vez mais complexos devido aos crescentes requisitos de qualidade, juntamente com as mudanças rápidas do produto e modificações frequentes. Para garantir a maior produtividade possível ao mesmo tempo, deve ser possível tomar decisões rápidas e orientadas para o objetivo em relação à otimização de processos em todos os níveis dentro de uma empresa. Isso requer um fluxo integrado de informações em todos os níveis operacionais e locais.

SIMATIC WinCC® é um sistema de visualização de processos escalável, incluindo o que geralmente é chamado de Controle Supervisório e Aquisição de Dados (SCADA), que é comumente usado para monitorar e controlar processos físicos totalmente automatizados com controladores SIEMENS. O sistema fornece controle de engenharia e operações, funções de diagnóstico integradas e análise de produção flexível.

O software de aquisição de dados DewesoftX é projetado para teste e medição - registro de dados, análise de dados, relatórios de dados e tudo mais. Inclui recursos para uma ampla gama de indústrias, como automotiva, aeroespacial e de defesa, potência e energia, manufatura e engenharia civil, bem como aplicações específicas, como:

• Registro de dados gerais,

• Análise de Potência, 

• Análise de qualidade de energia

• Teste de veículos

• Vibração e Análise Acústica (NVH)

• Dinâmica Estrutural

• Monitoramento de condição

• Automação e controle

• Telemetria

Nesse caso, a solução de teste Dewesoft é um analisador FFT intuitivo e pronto para uso para tarefas NVH baseado em seu versátil dispositivo de aquisição de dados SIRIUS®. As configurações do canal de entrada são flexíveis e a contagem do canal de entrada pode variar de 1 a 1000 canais.

Em combinação com o software DewesoftX DAQ, este sistema modular de aquisição de dados pronto para uso pode funcionar com qualquer sensor em alta precisão. O software oferece suporte a uma ampla variedade de interfaces de entrada e saída. Nesse caso, o SIRIUS funciona como uma E / S aprimorada para o sistema SCADA.

O sistema Dewesoft DAQ consiste nos seguintes itens.

Sistema de aquisição de dados e sensores:

• Dewesoft SIRIUS 6xACC, 2xACC +: Funcionando como um analisador de espectro FFT em tempo real, fornecendo todas as funções principais para análise espectral com média avançada.

• Dewesoft DS-REM-CTRL: Funcionando como um “joystick” para simplificar o controle do processo de medição.

• Acelerômetro triaxial Dytran 3093B: Funcionando como uma sonda para pegar a aceleração da peça.

Programas

• Software de aquisição de dados DewesoftX

• HMI personalizado construído por SIMATIC WinCC® e Runtime

Terceiros e peças relacionadas

• SIEMENS S7-1200: Funcionando como um controlador para processar comandos e acionar atuadores.

• PC industrial: executando Dewesoft X e plataformas relacionadas a terceiros

• Driver de controle de freio embutido em uma ECU fornecida pelo driver do motor elétrico BYD (um componente da MGU).

• Banco de ensaios mecânicos com pinça de freio. Cada MGU em teste será colocado no compasso como um conjunto.

• Fonte de alimentação programável: Fornece energia para todos os instrumentos.

Medidas

No início de cada inspeção ou medição, um operador é instruído a montar o MGU para ser testado corretamente no estágio de trabalho, ou seja, uma pinça de freio. Posteriormente, o operador inicia toda a instalação para conduzir o aparelho, no qual está instalado um acelerador triaxial, para a posição de contato com a superfície superior da MGU. Em seguida, as configurações são basicamente feitas para um teste real posteriormente.

Com o objetivo de simplificar significativamente as medições para caber a operação em campo ao invés de um ambiente de laboratório, substituímos teclados e mouses.

Fluxo de trabalho regular:

• As peças ficam prontas na linha de montagem

• Certifique-se de que a MGU foi montada na pinça de freio corretamente

• Mantenha-se afastado de atuadores

• Iniciando a operação MGU antes da gravação Dewesoft

• MGU operando assim que for ligado

• Espere até que o acelerador triaxial seja conduzido para entrar em contato com o MGU

• Pressione o botão no DS-REM-CTRL para armazenar os dados de aceleração

• Dewesoft implementa FFT vs. limite predefinido e define o alarme de saída

• PLC soa um alarme se o resultado exceder e executa parada total

• Todos os atuadores reiniciados

• WinCC registra o status junto com o correspondente S/N de produto

• Pare de registrar no Dewesoft

• Verifique a peça com os olhos

• Repita o teste

• Reclassifique a peça para a coluna qualificada se encontrar o mesmo caso

• Reinicie o fluxo de teste.

O procedimento de teste deve ser o mais curto possível na oficina, caso contrário, todo o ciclo de produção será afetado e atrasado. E a repetibilidade, sem dúvida, também é levada em consideração.

O valor Abs max e o espectro de acelerações serão os critérios para determinar se um produto é qualificado ou não.

• Não é possível determinar uma referência usando métodos estatísticos como um critério padrão.

• Vários testes de contraste entre produtos não qualificados e não qualificados são considerados confiáveis para revelar diferenças numéricas nos espectros. Para este fim, os clientes testam mais de 500 unidades.

• MGU e 200 pcs. não qualificada para tirar uma conclusão sobre como os critérios devem ser estabelecidos.

• Defina um limite superior para o valor Abs max das acelerações X, Y em 8g, onde a direção X ou a direção Y excedida será considerado não qualificado.

• Pegue a média linear de centenas de espectros para determinar o limite superior do padrão de vibração no domínio da frequência e faça uma curva de referência.

• Com o cálculo online realizado, a análise Abs max (valor único) ou FFT, que atende às condições, irá disparar um alarme com saída digital.

O dispositivo Dewesoft SIRIUS DAQ possui um contador, cujo coletor aberto é alimentado até 24 V pela fonte de alimentação. O nível pode estar em linha com a lógica de PLC SIEMENS . SIEMENS PLC realiza uma parada total em caso de qualquer alarme de peças não qualificadas. O operador pode verificar a peça.

Todas as informações, incluindo resultado, S/N, hora e data, são registradas em um arquivo TXT pelo WinCC. Os arquivos de dados brutos Dewesoft são classificados por tempo e destinados a uma revisão da medição, especialmente para rastrear os não qualificados.

Resultado dos testes

Antes da medição, um limite personalizado combinando a curva de referência no domínio da frequência e as entradas do usuário (máx. De acelerações X, Y) é definido.

Cada gravação dura aproximadamente 10 segundos - normalmente 3 ciclos de trabalho de MGU - a uma taxa de amostragem de 5000Hz.
Máximo absoluto de acelerações X, Y, bem como espectros, serão julgados para definir a qualificação.

O impacto quando o acelerador está apenas tocando o MGU é geralmente muito maior do que 8g, especialmente na direção Z. Como resultado, o técnico inicia a medição após o contato completo para descartar o valor anormal.

Basicamente, a solução de automação integrada ao Dewesoft DAQ é considerada uma forma eficaz de triagem de produtos não qualificados. O cliente vai apresentar o método e configuração para processos padronizados e considera a extensão para mais e outras linhas.

Conclusão

O fabricante da MGU exige métodos estatísticos de controle de qualidade há anos e a solução fornecida é certamente mais conclusiva e eficiente do que a análise empírica do passado. Toda a configuração é predefinida e bloqueada pelo supervisor técnico com antecedência para evitar operação incorreta indesejada por terceiros.

Normalmente, a carga de trabalho da tarefa de inspeção é de cerca de 800 peças para qualquer operador em cada turno. A nova abordagem para implementar a automação é capaz de economizar tempo e até mesmo garantir um maior nível de precisão e consistência.

Para automação de processos industriais, os versáteis sistemas e software Dewesoft DAQ fornecem não apenas registro de dados brutos em velocidade total, mas também análise de espectro de frequência on-line direta em tempo real durante a medição, que é capaz de aprimorar as I/O do PLC SIEMENS para uma aplicação abrangente.