La medición óptica automatizada como motor de modernización e innovación

Dos nuevas células de medición robotizadas de Hexagon representan una nueva generación de mediciones ópticas 3D innovadoras en todo el grupo Volkswagen.

 

ŠKODA AUTO, Mladá Boleslav, Czech Republic

El fabricante líder de automóviles ŠKODA AUTO lleva 30 años formando parte del grupo Volkswagen. Durante este tiempo, se ha convertido en una empresa sólida y de éxito internacional que ofrece diez líneas de modelos de vehículos diferentes en los mercados de todo el mundo. Con la tendencia emergente de la movilidad limpia, planea seguir ampliando su cartera, y no solo con coches eléctricos.

ŠKODA AUTO opera en tres ubicaciones en la República Checa. La fábrica principal se encuentra en Mladá Boleslav, y las otras dos en Kvasiny y Vrchlabí. Los vehículos que llevan el logotipo de la flecha alada también se fabrican en China, Rusia, Eslovaquia e India, principalmente a través de asociaciones del Grupo, así como en Ucrania con un socio local.

HxGN-Robotic-Auotmation-Skoda-Software-and-TrackerHexagon y ŠKODA AUTO han sido socios de medición durante décadas. Esta cooperación mutua pasó a un nivel superior a finales de 2018, cuando las empresas concretaron un acuerdo para apoyar a ŠKODA AUTO en la reconfiguración de sus procesos de inspección para ir a sistemas ópticos 3D en lugar de la medición táctil. Este programa ha dado lugar a un aumento significativo de la capacidad y la calidad de las mediciones, así como a la digitalización de los resultados de los dispositivos de medición.

Esto se logró mediante la modernización de varias máquinas de medición de coordenadas (MMC) instaladas, pero sobre todo mediante una instalación única de dos células de medición inteligentes totalmente automatizadas para el centro de medición de Mladá Boleslav.

Programación eficaz fuera de línea de la medición robótica

En términos de software, la célula de medición está equipada con la plataforma de metrología líder de Hexagon, PC-DMIS, la misma solución de software que se utiliza en todas las fábricas de ŠKODA AUTO en la República Checa. El uso de una única plataforma de software en todas las fábricas tiene una serie de ventajas prácticas, como la integración uniforme de los principios de medición del Grupo VW directamente en PC-DMIS. También tiene un valor técnico añadido en la posibilidad de preparar programas de medición offline.

Un cambio significativo en el desarrollo de PC-DMIS en los últimos años ha permitido aprovechar al máximo la programación offline. Los operarios de las nuevas células de medición de Mladá Boleslav han podido aprovechar al máximo esta capacidad, que les permite empezar a medir muy rápidamente cuando se lanza la producción de nuevas piezas.

Hasta ahora, ŠKODA AUTO ha utilizado la programación offline solo de forma limitada, normalmente para la medición táctil en MMC tradicionales. Pero con el nuevo software de automatización robótica HxGN que Hexagon lanzó oficialmente en 2021, esta funcionalidad de PC-DMIS puede ahora aprovecharse plenamente en el contexto de la medición robótica óptica.

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“El software HxGN Robotic Automation reduce considerablemente el tiempo necesario para la programación offline de la medición robótica y la depuración de los programas de medición”, afirma Martin Jehlička, director del centro de medición de Mladá Boleslav, responsable de las tecnologías de medición en el ámbito de la producción de automóviles. “Los resultados de las mediciones comparativas confirmaron la eficacia de la nueva solución y son un buen prerrequisito para la implementación de este software en otras tareas de máquinas de medición robóticas.”

El software HxGN Robotic Automation reduce significativamente el tiempo necesario para la programación offline de la medición robótica y la depuración de los programas de medición.

“Las células de medición totalmente robotizadas de Hexagon son la primera muestra de nuestra cooperación en el campo de la medición óptica, pero ya está claro que esto es solo el principio. Nos gustaría continuar con otros proyectos a la mayor brevedad, y utilizar el software HxGN Robotic Automation para los sistemas in-line y la medición in-line.”

Solución inteligente a medida

La célula de medición propiamente dicha se basa en la medición absoluta robótica impulsada por las capacidades de medición de gran volumen de la tecnología avanzada de láser tracker y escáneres láser 3D de Hexagon.

“Estos sistemas son la clave para una medición robótica productiva y de alta precisión”, explica Jaroslav Veselý, que dirige la división Manufacturing Intelligence de Hexagon en la República Checa. “El Leica Absolute Tracker AT960 es capaz de realizar mediciones de seis grados de libertad (6DoF) de serie, lo que permite utilizar un escáner láser 3D o una sonda a una distancia de hasta 60 metros.”

Magnetic fixturing system“Garantizar el control totalmente automatizado de las dimensiones, las formas y las posiciones de los elementos medidos es entonces solo una cuestión de programación utilizando una combinación única de accesorios Hexagon integrados en la célula: desde el software de metrología y programación interconectado, las mesas giratorias seleccionadas y los dispositivos flexibles hasta la nueva arquitectura del sistema de control de la célula. El sistema, tal y como está configurado, garantiza un rápido intercambio de datos entre todos los periféricos y, por lo tanto, permite la creación automática de programas de medición basados en los datos CAD de las piezas y las plantillas, así como la simulación de las mediciones, el posicionamiento preciso de las plantillas de sujeción según los puntos de referencia y, por último, pero no por ello menos importante, la evaluación rápida de grandes volúmenes de datos escaneados en resultados de medición presentados gráficamente.”
 
El concepto de célula de medición robotizada que ahora se encuentra en Mladá Boleslav surgió de la estrecha colaboración entre ŠKODA AUTO y Hexagon, y la solución resultante que se implementó en pocos meses es un prototipo adaptado específicamente a las necesidades del centro de medición de esta localidad. El sistema se diseñó para ofrecer la versatilidad que necesitaba el centro, con una unidad de cambio de herramientas instalada que permite cambiar directamente y de forma automatizada entre la exploración de alta velocidad y la medición táctil más precisa. Esta variabilidad supone que el sistema siempre podrá realizar mediciones en zonas de difícil acceso, como las aberturas, de una forma que no sería posible con una solución menos personalizada.

Uso ampliado del sistema de fijación FIVE U-nique

Las células inteligentes también contienen dos estaciones de trabajo con mesas giratorias que utilizan el sistema de fijación magnética flexible FIVE U-nique, que permite crear rápidamente accesorios precisos para un número ilimitado de configuraciones de piezas para proporcionar soporte y referencia a la pieza de trabajo. El sistema FIVE U-nique proporciona una considerable flexibilidad a los procesos de medición automatizados gracias a su reducido tiempo de instalación, lo que permite cambiar rápidamente de configuración.

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La posición de referencia de cada accesorio de sujeción de piezas se determina automáticamente a partir de los datos CAD de la pieza. El robot entra en esta posición con una herramienta especial del cambiador de herramientas y determina así la posición final y la altura del accesorio para la ubicación. Gracias a ello, se garantiza un rápido reajuste de las plantillas para todas las piezas medidas, lo que reduce considerablemente las exigencias financieras de adquirir y almacenar plantillas de configuración fija individuales para cada pieza.
 
La precisión de la colocación de la plantilla viene definida por la precisión del sistema de medición, en este caso un láser tracker y un escáner de alta precisión. Este sistema mide la posición del robot a medida que posiciona los accesorios de sujeción de piezas, y la iteración posterior garantiza una desviación cero de la posición de referencia. El sistema consolidado FIVE U-nique se ha utilizado anteriormente para posicionar piezas exclusivamente en máquinas de medición de coordenadas, pero este nuevo concepto desarrollado especialmente para ŠKODA AUTO demuestra cómo esta solución de confianza puede seguir desempeñando un papel en el mundo de la fabricación inteligente.

Servicio y soporte como estándar

La instalación de una solución de medición de control automatizada a medida mediante láser tracker ya es un reto. En este caso, la instalación fue aún más complicada debido a la pandemia de la COVID-19. Sin embargo, gracias al enfoque profesional y a las habilidades de los representantes locales de Hexagon, el proyecto se llevó a cabo con éxito dentro de un plazo aceptable.
Tras el éxito de esta implementación, ŠKODA AUTO sigue atribuyendo su sólida asociación con Hexagon al apoyo constante de los técnicos de servicio e ingenieros de aplicaciones de Hexagon, respaldados por un sistema de formación accesible y fácil de usar.

Case Study: ŠKODA AUTO - Mladá Boleslav, República Checa

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