Test di tenuta all'aria con gli ultrasuoni

Bridgestone Tire Europe Aircraft era alla ricerca di un metodo affidabile per verificare la tenuta di pneumatici ricostruiti. Avere una risposta automatica sulla tenuta o meno di uno pneumatico (senza ausilio di un operatore) era uno dei principali obiettivi dell'azienda. Bridgestone ha valutato diverse metodologie, come il decadimento della pressione o la termografia a infrarossi. Hanno optato per gli ultrasuoni come test di tenuta all'aria dopo la conferma che questo metodo è il migliore per affrontare il loro problema.

Il passo successivo è stato la conferma della capacità di misurazione e ripetibilità della tecnologia ad ultrasuoni. Esso consiste nel verificare la tenuta all'aria di tutte le taglie di pneumatici a pressioni diverse, con uno strumento portatile SDT. Lo scopo era quello di verificare che il campione fosse significativo, e che fossero rilevate tutte le perdite degli pneumatici giudicati "NOK", e viceversa che i pneumatici fossero classificati come "OK", in caso contrario. Sulla base dei risultati conclusivi, Bridgestone ha incaricato SDT dello sviluppo di un sistema automatizzato di tenuta all'aria con ultrasuoni.

Il principio della rilevazione ad ultrasuoni

Dopo aver applicato una pressione o depressione alla parte da esaminare, la tecnica ad ultrasuoni consiste nella misurazione del livello di pressione sonora. Ciò si ottiene mediante sensori posizionati intorno alla parte da testare. Se vi è una perdita, l'aria, passando attraverso il foro, genera un aumento della pressione sonora. La tecnica consiste quindi nel misurare l'aumento di livello sonoro. Il sistema SDT Online4US emetterà quindi un segnale di allarme di "pezzo difettoso".

La misurazione del livello di pressione sonora è effettuata su una banda di frequenza tipica centrata intorno ai 40 kHz, da cui il nome di "misura ad ultrasuoni". Naturalmente, la perdita deve essere "rumorosa" abbastanza da poter essere rilevata. È facilmente confermabile utilizzando un Rilevatore portatile.

Questa tecnica apporta molti vantaggi. Ad esempio, non è sensibile alle variazioni di temperatura dovute alla pressurizzazione del pezzo. Il tempo di stabilizzazione viene quindi eliminato e la rilevazione avviene immediatamente dopo la pressurizzazione. I tempi del ciclo sono più brevi e la percentuale dei test aumenta.

Controllo pneumatici con SDT Online4US-QC

Bridgestone ha sviluppato una macchina per il controllo semi-automatica. Essa comprende il sistema SDT Online4US e 4 sensori ad ultrasuoni puntati sulla superficie del pneumatico. Il carico e lo scarico dello pneumatico sono le uniche operazioni manuali. Un sistema a mandrino viene utilizzato per fissare lo pneumatico, che viene quindi pressurizzato. Il PLC invia un ordine al sistema SDT Online4US per iniziare il suo ciclo di misurazione. Esso controlla anche la rotazione del pneumatico: occorre effettuare almeno un giro completo.

Durante tutto il ciclo di prova, il sistema SDT Online4US, individualmente e in tempo reale, gestisce i segnali inviati dai 4 sensori. Li misura e li invia al PLC attraverso una linea seriale. Quando il test è completato, il sistema SDT Online4US-QC valuta la tenuta o meno dello pneumatico e trasferisce le informazioni "pezzo OK / pezzo NOK" attraverso le uscite TTL. La decisione sulla tenuta è automatica. Non è più fatta dall'operatore.

Rilevazione e localizzazione della perdita

Una delle caratteristiche principali della tecnologia ad ultrasuoni è la sua capacità di localizzare l'origine della perdita, oltre alla sua funzione di rilevamento: più il sensore è orientato verso e vicino alla perdita, più alto è il segnale ultrasonico. Possiamo quindi chiamarlo metodo di localizzazione.

Nel caso di Bridgestone, salvando le coordinate di angolazione dello pneumatico quando il segnale ultrasonico raggiunge il suo massimo, il PLC può determinare la posizione esatta della zona difettosa.

Quando una perdita viene rilevata dal sistema SDT Online 4US, dopo il ciclo di collaudo, lo pneumatico viene presentato in modo tale che l'area incriminata sia posta di fronte a un marcatore laser. L'operatore può quindi confermare o meno la presenza di una perdita e scartare lo pneumatico.

Se lo pneumatico è in buone condizioni, l'operatore può convalidare lo stato positivo del test, e permettere allo pneumatico di procedere alle fasi successive del processo di ricostruzione.

Un sistema modulare

L'SDT Online4US è una piattaforma modulare e upgradabile. Può processare e misurare, in tempo reale, i segnali ultrasonori captati da 2 fino a 32 sensori. Questi sensori possono essere aperti, stagni o a contatto. Il sistema gestisce inputs e outputs digitali (inizio ciclo di misura, presenza di pressione, Pezzo OK, Pezzo NOK, ecc.). Il sistema include una connessione RS232/485 ed una connessione Ethernet (trasferimento delle misure cronodatate per ogni canale di misura).

Combinando o aggiungendo i moduli necessari, l'utilizzatore può customizzare il sistema di controllo a seconda dei propri bisogni e in base alla produzione. Il SDT Online4US può essere facilmente implementato sia su un banco di prova semi-automatico, o direttamente sulla linea di produzione per un controllo di tenuta automatico. Nella produzione, per il controllo della qualità, ma anche nella manutenzione, per il monitoraggio permanente degli impianti.

Il SDT Online4US nella versione "Manutenzione Predittiva" è un sistema modulare di monitoraggio online progettato per prevenire i guasti degli impianti. Combinando ultrasuoni, vibrazioni, temperatura e RPM, l'Online4US-PM fornisce un check-up sulla condizione degli impianti e attiva gli allarmi in caso di malfunzionamenti. Può controllare qualsiasi tipo di macchina rotante e installazione elettrica. Permette anche di controllare il funzionamento di valvole e valvole di scarico, rilevare perdite su reti di fluidi gassosi, ecc.

Le sue numerose applicazioni corrispondono alla vasta gamma offerta dalla tecnologia ad ultrasuoni, ma anche a quelle fornite da altre tecnologie come l'analisi delle vibrazioni, la misurazione della temperatura o della velocità di rotazione. Il sistema SDT Online4US-PM riconosce molte interfaccia standard di vari sensori. Le misure vengono effettuate continuamente e simultaneamente su tutti i sensori collegati.