Automatizované optické měření jako motor modernizace a inovace

Dvě nově instalované robotické měřicí buňky společnosti Hexagon představují novou generaci inovativního automatizovaného optického 3D měření v celém koncernu Volkswagen.

 

ŠKODA AUTO, Mladá Boleslav, Czech Republic

Přední výrobce automobilů společnost ŠKODA AUTO je již 30 let součástí koncernu Volkswagen. Během té doby se vyvinula v silnou a mezinárodně úspěšnou společnost nabízející deset různých modelových řad vozů na světových trzích. S nastupujícím trendem čisté mobility plánuje své portfolio dále rozšiřovat, a to nejen o elektromobily.

ŠKODA AUTO sídlí v Mladé Boleslavi v České republice, kde se nachází také jeden z jejích hlavních výrobních závodů. Další dva se nacházejí v Kvasinách a ve Vrchlabí. Vozidla nesoucí logo okřídleného šípu se vyrábějí také v Číně, Rusku, na Slovensku a Indii, většinou prostřednictvím koncernových partnerství, a na Ukrajině ve spolupráci s lokálním partnerem. 

HxGN-Robotic-Auotmation-Skoda-Software-and-TrackerHexagon a ŠKODA AUTO jsou partneři v oblasti měření již desítky let. Důvěra v technologie Hexagon a vzájemná spolupráce se však posunula ještě na vyšší úroveň na konci roku 2018, kdy společnosti uzavřely memorandum o porozumění a vzájemné spolupráci, jehož záměrem byl přechod z dotekového principu měření na optické systémy. Tím bylo dosaženo zvýšení kapacity měření a jeho zkvalitnění a zároveň digitalizace výstupů z měřicích zařízení.

Výsledkem společné práce je několik dílčích modernizací souřadnicových měřicích strojů, ale především unikátní instalace dvou plně automatizovaných inteligentních měřicích buněk pro měrové středisko v Mladé Boleslavi.

Efektivní offline programování robotického měření

Z hlediska softwaru jsou měřicí buňky vybavené Hexagon metrologickým softwarem PC-DMIS, ostatně jako ve všech výrobních závodech ŠKODA AUTO v České republice. Využívání jednotného softwaru napříč celým závodem má kromě praktických výhod, jakou je například jednotná integrace měřicích principů VW přímo do PC-DMIS, i technickou přidanou hodnotu a tou je možnost offline přípravy měřicích programů.

Výrazný posun ve vývoji tohoto softwaru v posledních letech umožnil naplno využít výhod offline programování, kterého využívá i obsluha nových měřicích buněk. Díky offline programování v PC-DMIS totiž dokážou velice rychle začít s měřením při náběhu nových dílů. 

Doposud ŠKODA AUTO využívala offline programování pouze v omezené míře, typicky pro dotykové měření na souřadnicových měřicích strojích. S novým softwarem HxGN Robotic Automation, který společnost Hexagon oficiálně uvedla na trh v roce 2021, však lze tuto funkcionalitu v rámci systému PC-DMIS naplno využít i u optického automatizovaného měření.

HxGN-Robotic-Auotmation-Skoda-Case-T-Scan-5

“Software HxGN Robotic Automation výrazně zkracuje dobu potřebnou pro offline programování robotického měření a odladění měřicích programů v zařízení“, říká Martin Jehlička, vedoucí měrového střediska v Mladé Boleslavi, který je zodpovědný za měřicí technologie v oblasti výroby automobilů. “Výsledky porovnávacích měření potvrdily efektivitu nového řešení a jsou dobrým předpokladem pro implementaci tohoto softwaru na další měřicí úlohy robotizovaných měřicích strojů."

Software HxGN Robotic Automation výrazně zkracuje dobu potřebnou pro offline programování robotického měření a odladění měřicích programů 
v zařízení.

“Plně robotizované měřicí buňky Hexagon jsou prvním zhmotněním naší spolupráce v oblasti optického měření, již nyní je ale jasné, že je to jen začátek. Rádi bychom co nejdříve pokračovali v dalších projektech a software HxGN Robotic Automation využili pro in-line a at-line měření.”

Inteligentní řešení šité na míru

Samotné měřicí buňky jsou založené na robotickém absolutním měření využívající laserového skeneru a ultra kompaktního přenosného laserového trackeru pro měření velkých objemů Leica Absolute Tracker AT960.

„Tyto systémy jsou skutečným klíčem k produktivnímu a vysoce přesnému robotickému měření“, vysvětluje Jaroslav Veselý, generální ředitel Hexagon Metrology s.r.o. v České republice. „Systém Leica Absolute Tracker AT960 standardně poskytuje měření se šesti stupni volnosti (6DoF), což umožňuje využití 3D laserového skeneru nebo sondy až do vzdálenosti 60 metrů.

Magnetic fixturing systemZajištění plně automatizované kontroly rozměrů, tvarů a pozice měřených prvků bylo poté již jen záležitostí programování s využitím unikátní kombinace integrovaného příslušenství Hexagon do této buňky – od vzájemně propojeného metrologického a programovacího softwaru, zvolených rotačních stolů a flexibilních upínacích přípravků až po novou architekturu řídícího systému buňky. Ten zajišťuje rychlou výměnu dat mezi všemi periferiemi a umožňuje tak automatickou tvorbu měřicích programů na základě CAD dat dílů a přípravků, simulace měření, precizní ustavení upínacích přípravků dle referenčních bodů a v neposlední řadě rychlé vyhodnocení velkého objemu skenovaných dat do grafické prezentace výsledků měření.“
 
Koncept robotických měřicích buněk vznikl na základě úzké spolupráce společností ŠKODA AUTO a Hexagon a výsledné řešení, které bylo instalováno během několika měsíců, je prototypem přizpůsobeným speciálně potřebám měrového střediska v Mladé Boleslavi. Systém byl navržen tak, aby byl univerzální a poskytoval co největší variabilitu. Buňky jsou proto vybaveny zásobníkem pro výměnu nástrojů, který umožňuje přímé automatické přepínání mezi vysokorychlostním skenováním a přesnějším dotykovým měřením. Tato variabilita umožňuje trvalou dostupnost i některých složitě přístupných měřicích bodů, např. otvorů, a to způsobem, který by jednoduše u méně individuálního řešení nebyl možný.

Rozšířené využití pro upínací systém FIVE U-nique

Inteligentní buňky obsahují také dvě pracovní stanice s rotačními stoly, které využívají flexibilní magnetický upínací systém FIVE U-nique pro rychlé přenastavení polohy podpěr na referenční body výlisků, a to pro neomezený počet měřených dílů. Systém poskytuje značnou flexibilitu a variabilitu díky rychlosti ustavení.

HxGN-Robotic-Auotmation-Skoda-Software-and-Tracker
Referenční poloha každé podpěry je totiž automaticky určena z CAD dat dílu. Do této polohy najíždí robot se speciálním nástrojem ze zásobníku a určuje tak konečnou polohu a výšku podpěry pro umístění upínacích modulů. Díky tomu je zajištěno rychlé přenastavení přípravků pro všechny měřené díly, což významně snižuje finanční nároky na jejich nezbytné pořízení, ale i samotné skladování.

Přesnost rozmístění přípravků je dána přesností měřicího systému, v tomto případě laserového trackeru a skeneru, který zaměří polohu robota pro ustavení podpěr a následnou iterací zajistí dosažení nulové odchylky od referenční polohy bodů měřeného dílu. Systém Hexagon Five U-nique není novinkou, ale doposud se používal k ustavení dílů výhradně v souřadnicových měřicích strojích. Při realizaci tohoto projektu jsme však vyvinuli společně se ŠKODA AUTO řešení i pro robota.

Servis a podpora jako standard

Instalace na míru navrženého řešení automatizované kontroly s využitím laser trackerů by byla náročná sama o sobě. V tomto případě instalaci komplikovala navíc i pandemie covid-19. Avšak díky profesionálnímu přístupu a znalostem lokálních zástupců společnosti Hexagon se podařilo projekt úspěšně realizovat. 

Ostatně trvalá podpora Hexagon týmu servisních techniků a aplikačních inženýrů, stejně jako systém školení, jsou ze strany ŠKODA AUTO často zmiňovaným důvodem silného partnerství s naší společností.

Případová studie: ŠKODA AUTO - Mladá Boleslav, Czech Republic

Related Case Studies

See how companies like yours are working with Hexagon Manufacturing Intelligence

Případová studie: ŠKODA AUTO - Mladá Boleslav, Czech Republic