Sistema de detección de defectos en discos de freno ventilados mediante visión artificial

Abstract

En este trabajo se propone el desarrollo e implantación de un sistema automatizado para la detección de defectos en discos de freno ventilados, haciendo uso de visión artificial industrial integrada en la línea productiva. Los defectos asociados a la ventilación y al correcto reparto de los espesores de las pistas del disco pueden aparecer durante el proceso de fundición debido a la rotura o desplazamiento de los machos de arena, y si no se detectan a tiempo pueden comprometer el comportamiento térmico del disco y, en consecuencia, la seguridad y fiabilidad del sistema de frenado del vehículo. Con el objetivo de reducir la dependencia de la inspección manual en un entorno de producción repetitivo y exigente, se plantea una solución capaz de inspeccionar automáticamente la geometría interna de la ventilación del disco y clasificar las piezas como conformes o no conformes de manera objetiva. Esto permite agilizar el control de calidad, aumentando la consistencia de los criterios de aceptación y mejorando la trazabilidad de los rechazos, aspectos especialmente relevantes al tratarse de un componente crítico para la seguridad. Para ello, se integra un sistema de visión artificial en una estación de medición ya existente para aprovechar la estación de giro que posiciona y rota el disco. El sistema que se integra está compuesto por una cámara inteligente, detectores fotoeléctricos y una luminaria especializada. La captura de imágenes se sincroniza mediante señales de disparo obtenidas a partir del sensor fotoeléctrico detectando la geometría repetitiva del propio disco, permitiendo analizar la totalidad de la ventilación a partir de múltiples capturas. El procesamiento se centra en la medición de parámetros geométricos representativos para identificar ventanas obstruidas y desviaciones dimensionales compatibles con un mal posicionamiento de los machos.

This work proposes the development and deployment of an automated system for detecting defects in ventilated brake discs, using industrial computer vision integrated into the production line. Defects associated with the ventilation channels and the correct thickness distribution of the disc’s braking tracks may occur during the casting process due to breakage or displacement of sand cores; if not detected in time, they can compromise the disc’s thermal behaviour and, consequently, the safety and reliability of the vehicle’s braking system. With the aim of reducing reliance on manual inspection in a repetitive and demanding production environment, the proposed solution is capable of automatically inspecting the internal geometry of the disc ventilation and objectively classifying parts as conforming or non-conforming. This streamlines quality control by increasing the consistency of acceptance criteria and improving the traceability of rejects—particularly relevant given that the brake disc is a safety-critical component. To this end, a computer vision system is integrated into an existing measurement station, taking advantage of the rotation stage that positions and spins the disc. The integrated system consists of a smart camera, photoelectric sensors, and a dedicated lighting unit. Image acquisition is synchronised via trigger signals generated when a photoelectric sensor detects the disc’s repetitive geometry, enabling the entire ventilation structure to be analysed through multiple captures. Processing focuses on measuring representative geometric parameters to identify blocked windows and dimensional deviations consistent with incorrect sand core positioning. The results demonstrate that a computer vision solution, when properly integrated with station automation, can provide repeatable and robust inspection under industrial conditions, reinforcing quality assurance, reducing the risk of defective parts progressing through the process, and significantly improving productivity. Overall, the proposed system highlights the potential of computer vision as an in-line quality control tool for automotive components, delivering improvements in process stability, operational efficiency, and final product safety.