Laskwaliteitscontrole via laserscanning

Automatiseren van visuele inspectie

Lassen is een cruciaal proces in industriële fabricage, met een directe invloed op de structurele integriteit en levensduur van een (staal)constructie. Het waarborgen van de kwaliteit van de lassen is hierbij essentieel voor zowel veiligheid als efficiëntie. Traditioneel wordt manuele visuele inspectie, samen met ultrasoon- en radiografisch onderzoek, ingezet om een indicatieve, niet-destructieve kwaliteitsopname te maken. Laserscanning biedt een nieuwe manier om visuele inspectie toe te passen, met als mogelijkheid deze te automatiseren tijdens of na het lasproces.

In het SIMS-project (Sustainable Surfaces by Intelligent Solidification in Manufacturing Systems) onderzoekt het BIL de mogelijkheid om laserscanning toe te passen als visuele inspectie en om een indicatie te verkrijgen over de (vermoeiings-)levensduur van de las.

 

Methodologie

Bij line-laserscanning wordt een laserstraal over het lasoppervlak geprojecteerd, waarbij een sensor de teruggekaatste lichtpatronen registreert. De resulterende 3D-puntenwolk wordt verwerkt tot profielen om virtuele doorsnedes van de las te bekomen. Deze doorsnedes kunnen vervolgens geanalyseerd worden om geometrische aspecten op te meten. Voor het SIMS-project wordt gefocust op geometrische aspecten relevant voor de vermoeiingslevensduur, zoals randinkarteling, de beenlengte, en de hoek en radius van de lasteen.

De gebruikte apparatuur varieert van handscanners om op locatie te kunnen meten of geautomatiseerde systemen om mogelijks in productielijnen te integreren. Een line-laserscanner gemonteerd op een cobotsysteem werd gebruikt om testen uit te voeren in het SIMS project.

Resultaten en discussie

Uit experimenten met het oog op de vermoeiingslevensduur blijkt dat laserscanning nauwkeurige metingen oplevert met een meetresolutie van enkele micrometers. Line-laserscanning biedt in vergelijking met manuele visuele inspectie enkele grote voordelen:

• objectieve en reproduceerbare inspectieresultaten, onafhankelijk van een menselijke inspecteur;
• kleine defecten kunnen gekwantificeerd worden, die moeilijk te meten zijn met traditionele meettoestellen;
• de lassen kunnen volledig in kaart gebracht en opgemeten worden, waarbij metingen met regelmatige afstand verspreid zijn over de lengte van de las.

De mogelijkheid om data automatisch te verwerken en op te slaan, draagt bij tot de kwaliteitsborging en traceerbaarheid binnen de visuele inspectie.

Ondanks de voordelen hebben laserscansystemen ook enkele beperkingen, zoals de relatief hoge initiële investeringskost en de noodzaak van een schone las(omgeving) om te meten.

Toekomst van SIMS-project

Het doel van het SIMS-project is om de metingen, verkregen uit de volledige scan van de las, te gebruiken om initiatie van vermoeiingsscheuren in en rond de las te voorspellen. Dit zal gebeuren met behulp van machine learning-modellen, zodat defectherkenning geautomatiseerd wordt.