سیستم بالانس میل لنگ بر پایه پردازش تصویر

میل‌لنگ در موتور حرکت خطی پیستون ها را به حرکت دورانی تبدیل می کند. میل‌لنگ معمولاً به‌وسیله یاتاقان بر روی سیلندر سوار می شوند، و قطعه به نام بغل یاتاقان خلاصی و یا لقی طولی میل‌لنگ را جهت ایجاد حرکت دورانی یکنواخت تنظیم می نماید.

میل‌لنگ‌ها بیشتر به‌صورت ریخته گری تولید می گردند. اما می توان آن ها را به روش آهنگری نیز تولید نمود. با توجه به نوع فرآیند تولید، سازنده میل‌لنگ باید از بالانس بودن آن اطمینان حاصل نماید. تنها درصورتی‌که میل‌لنگ بالانس باشد، می-توان از آن در موتور خودرو استفاده کرد. غیر بالانس بودن میل‌لنگ باعث ایجاد ارتعاشات و همچنین بار اضافی می گردد که درنهایت کاهش عمر موتور را در پی خواهد داشت.

مراحل بالانس کردن توسط سیستم الکترومکانیکی (شیوه سنتی)

به‌منظور بالانس نمودن میل‌لنگ، در طرف میل‌لنگ را بر روی دستگاه ویژه بالانس مستقر می نمایند و به‌تدریج آن را به نهایت سرعت کاری می رسانند. درحالی‌که میل‌لنگ در حال چرخش است، دستگاه میزان جابه جایی سنسورهای متصل به لنگ های ثابت را اندازه گیری می نماید. با اندازه‌گیری این جابه جایی ها دستگاه تعادل سنج قادر خواهد بود مکان بار اضافی که در طول محور میل‌لنگ باعث ایجاد عدم بالانسی گردیده است را مشخص نماید. سپس قسمت موردنظر توسط عملیات ماشین کاری باربرداری می شود تا وزن ایجادشده توسط ماده اضافی حذف گردد. بعد از اتمام عملیات ماشین کاری، مراحل تشخیص بالانس بودن مجدداً تکرار می شود تا از صحت بالانس بودن میل‌لنگ اطمینان حاصل گردد. 

مراحل بالانس کردن توسط سیستم مبتنی بر پردازش تصاویر

روش سنتی فوق بسیار وقت گیر، هزینه بر و غیر ایدآل است. گاهی نیاز به انجام چندین بار مراحل ماشین‌کاری است تا از بالانس بودن میل‌لنگ اطمینان حاصل گردد. طولانی بودن و همچنین تنش زا بودن ماشین‌کاری که ممکن است چندین بار و تنها در یک بخش از میل‌لنگ صورت گیرد، باعث می گردد که میل‌لنگ قبل از آنکه بالانس شود، دچار خرابی و یا نقص گردد.

شرکت VIDEOMETRIC با ارائه دستگاهی مبتنی بر پردازش تصاویر دستگاهی به‌منظور بالانس نمودن میل‌لنگ معرفی نموده است. اگرچه این دستگاه هنوز یک نمونه اولیه محسوب می گردد، اما توانسته با موفقیت از سد آزمون‌های صنعتی چندین رمت بیرون آید و صلاحیت نصب دستگاهش را بر روی خطوط تولید کسب نماید.

در این نمونه از دو مجموعه ی جداگانه که هرکدام از 8 عدد بازو از جنس فیبر کربن تشکیل‌شده است استفاده می شود. بازوها با زاویه 120 درجه نسبت به یکدیگر و به‌گونه‌ای قرارگرفته‌اند که بر سطح میل‌لنگ اشراف داشته باشند. بر روی هر یک از بازوها یک عدد ویدئو پروژکتور ML500 OPTPMA به همراه یک جفت دوربین TXG03 640X480 Gige monochorome شرکت BOUMER و همچنین لنز C-mount DF6HA 6mm شرکت  FUJINON قرار داده‌شده است.

 

هنگامی‌که میل‌لنگ بر روی یاتاقان های سیستم چرخشی بسته می شود، یک سیستم تریگ، با ارسال پالس  برای هر یک از ویدئو پروژکتورها، فرمان ایجاد مجموعه ی متناوب از الگوهای نوری سینوسی سیاه‌وسفید غیر همدوس را با سرعتی معادل 60Fps ارسال می نماید. این الگوهای نوری به‌صورت مستقیم بر روی سطح میل‌لنگ تابانده می شود. شکل هندسی سطح میل‌لنگ باعث ایجاد تغییر در ساختار الگوی نوری تابانده شده به آن می گردد. دوربین های موجود با ویدئو پروژکتورها یکپارچه شده اند، ازاین‌رو دوربین ها با سرعت 60Fps و متناسب با ویدئو پروژکتورها به ضبط تصاویر حاصل از الگو های نوری تغییر شکل داده شده حاصل از برخورد با سطح میل‌لنگ می پردازند.

این عمل در سه دوره متناوب تکرار می شود، در هر دوره میل‌لنگ به‌اندازه 120 درجه حول محور خود تابانده می شود. 

پردازش تصاویر:

تصاویر سیاه‌وسفید به‌دست‌آمده توسط دوربین ها توسط کابل Lan به یک سیستم مجزا جهت پردازش ارسال می-گردد. در آنجا با استفاده از نرم افزار تخصصی Viodeometric میزان تغییرات الگوی نوری ضبط‌شده بر روی سطح هر دوربین مشخص می گردد و درنهایت ابر نقاطی از مدل سه‌بعدی جسم به دست خواهد آمد.

 

 ابر نقاط به‌دست‌آمده مورد آنالیز قرار می گیرد و بعد از اعمال عملیات بهینه‌سازی مش بندی سطح صورت می گیرد. با حذف مش های زائد، سطوح خارجی میل‌لنگ تشکیل می گردد. مدل سه‌بعدی به‌دست‌آمده می تواند سطح خارجی میل‌لنگ را با دقت ابعادی 0.01mm نمایش دهد.

 

 

جرم میل‌لنگ و همچنین نحوی چگونگی توزیع جرم در طول آن هر دو بر ممان اینرسی میل‌لنگ حول محور دوران آن تأثیرگذار هستند. نرم افزار با اندازه گیری میزان توزیع جرم در طول میل‌لنگ و درنهایت با اندازه گیری ممان اینرسی فایل CAD اولیه (فایل اولیه، فایلی است که به منظور ساخت قطعه مورد استفاده قرار گرفته است و یک فایل مرجع محسوب می-شود) و مقایسه آن با ممان اینرسی فایل CAD به دست آمده از اسکن سه‌بعدی، این امکان را برای سیستم مقدور می گرداند که هرگونه اختلاف وزنی بین فایل اصلی و مدل به‌دست‌آمده از قطعه را مشخص نماید.

 

مشخص بودن مقدار دقیق اختلاف بین دو فایل و همچنین محل دقیق اختلافات، می توان میزان باربرداری و مکان آن را جهت عملیات ماشین کاری مشخص گردانید. اگر قطعه نیازمند عملیات ماشین کاری باشد، نرم افزار می تواند مکان های موردنیاز ماشین کاری را شبیه سازی نماید و بهینه ترین شکل مسیر ابزار را ایجاد نماید. با مشخص شدن بهینه ترین نوع ماشین کاری خروجی Gcod استخراج می گردد و در اختیار دستگاه CNC قرار می گیرد. 

 

د. ".