La mesure optique automatisée, un moteur de modernisation et d’innovation

Deux nouvelles cellules de mesure robotisées de Hexagon constituent la nouvelle génération de solutions de mesure 3D optiques automatisées appliquées à l’échelle du groupe Volkswagen.

 

ŠKODA AUTO, Mladá Boleslav, Czech Republic

Le grand constructeur automobile ŠKODA AUTO fait partie du groupe Volkswagen depuis 30 ans. Durant cette période, il s’est positionné comme un fabricant de premier plan, bien établi sur le marché international et proposant dix lignes de modèles de véhicules. Le fabricant prévoit d’étendre sa gamme de véhicules pour tenir compte de la demande émergente des véhicules électriques.

ŠKODA AUTO opère sur trois sites en République tchèque. L’usine principale est située à Mladá Boleslav, les deux autres à Kvasiny et à Vrchlabí. Les véhicules dotés du logo à la flèche ailée sont aussi fabriqués en Chine, en Russie, en Slovaquie et en Inde, principalement à travers des partenariats du groupe, de même qu’en Ukraine, où le constructeur dispose d’un partenaire local. 

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Cela fait des décennies que Hexagon et ŠKODA AUTO travaillent ensemble. Cette coopération a atteint un nouveau sommet à la fin de l’année 2018, lorsque les entreprises ont conclu un contrat pour assister ŠKODA AUTO dans la reconfiguration de ses processus de contrôle afin de lui permettre d’utiliser des systèmes optiques 3D à la place d’équipements tactiles. 

Ce projet a abouti à une nette augmentation de la capacité et de la qualité de mesure, ainsi qu’à la numérisation des données générées par les systèmes de mesure. À cet effet, l’entreprise a modernisé diverses machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) et installé un ensemble unique de deux cellules de mesure intelligentes automatiques dans le centre de mesure à Mladá Boleslav.

Programmation hors ligne efficace de mesures robotisées

La cellule de mesure est équipée du logiciel PC-DMIS, la plateforme de métrologie leader de Hexagon. Celui-ci est aussi utilisé dans toutes les autres usines de ŠKODA AUTO en République tchèque. L’exploitation d’une plateforme logicielle unique dans les unités, présente de nombreux avantages pratiques, tels que l’intégration uniforme des principes de mesure du groupe Volkswagen dans le logiciel PC-DMIS. Elle offre aussi une valeur ajoutée sur le plan technique pour la préparation hors ligne de programmes de mesure.

Un changement important dans le développement du logiciel PC-DMIS au cours des dernières années, a permis d’exploiter le potentiel de la programmation hors ligne. Les opérateurs des nouvelles cellules de mesure à Mladá Boleslav profitent pleinement de cette capacité, qui leur permet de déclencher des mesures très rapidement lorsque la fabrication de nouvelles pièces débute.

Jusqu’ici, ŠKODA AUTO avait utilisé la programmation hors ligne dans un domaine restreint, en général pour les mesures tactiles effectuées sur des MMT classiques. Avec le nouveau logiciel HxGN Robotic Automation, officiellement lancé par Hexagon en 2021, cette fonctionnalité de PC-DMIS peut désormais être mieux exploitée dans le cadre de mesures robotisées optiques.

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« Le logiciel HxGN Robotic Automation réduit sensiblement le temps nécessaire pour la programmation de mesures robotisées et pour le débogage des programmes de mesure », explique Martin Jehlička, directeur du centre de mesure à Mladá Boleslav, responsable des technologies de mesure dans le domaine de la construction automobile. « Les résultats des mesures comparatives ont confirmé l’efficacité de la nouvelle solution et sont une bonne référence pour intégrer ce logiciel dans d’autres tâches de mesure robotisées. » 

Le logiciel HxGN Robotic Automation réduit nettement le temps nécessaire pour la programmation hors ligne des mesures robotisées et pour le débogage des programmes de mesure. 

« Les cellules de mesure entièrement automatiques de Hexagon marquent le début de notre collaboration dans le domaine des mesures optiques. Nous aimerions étendre celle-ci à d’autres projets le plus rapidement possible et utiliser le logiciel HxGN Robotic Automation pour les mesures intégrées et près de la chaîne de fabrication. » 

Solution intelligente sur mesure

La cellule de mesure elle-même se base sur des mesures robotisées absolues, de même que sur la capacité des laser trackers et scanners laser 3D avancés de Hexagon à réaliser des mesures dans un grand volume.

« Ces systèmes sont essentiels pour effectuer des mesures automatiques productives et de haute précision », explique Jaroslav Veselý, directeur de la division Manufacturing Intelligence de Hexagon en République tchèque. « Le Leica Absolute Tracker AT960 peut exécuter de série des mesures à six degrés de liberté (6DoF), permettant d’utiliser un scanner laser 3D ou un palpeur à une distance jusqu’à 60 mètres. »

Magnetic fixturing system« Assurer un contrôle entièrement automatique des dimensions, formes et positions d’éléments mesurés, est alors une simple question de programmation. L’opération se base aussi sur un éventail unique d’accessoires Hexagon intégrés dans la cellule, notamment des logiciels interconnectés de programmation et de métrologie, des plateaux tournants, des fixations flexibles et une nouvelle architecture du système de commande de la cellule. Le système configuré garantit un échange rapide des données entre les périphériques et permet par conséquent la création automatique de programmes de mesure à l’aide des données CAO de pièces et d’éléments de bridage. Il permet aussi une simulation des mesures, un positionnement précis des éléments de fixation conformément aux points de référence, ainsi qu’une évaluation rapide de grands volumes de données scannées, qui sont alors présentés graphiquement sous forme de résultats de mesure. »
 
Le concept de la cellule de mesure robotisée maintenant établi à Mladá Boleslav, est le fruit d’une étroite coopération entre ŠKODA AUTO et Hexagon. Installée en quelques mois, la solution est un prototype spécialement adapté aux besoins du centre de mesure à cet emplacement. Le système a été conçu pour fournir la polyvalence requise et est équipé d’un changeur d’outils permettant une commutation automatisée directe entre la numérisation à haute vitesse et la mesure tactile plus précise. Grâce à cette flexibilité, le système peut toujours effectuer des mesures dans des zones difficiles d’accès, telles que des ouvertures, d’une manière qui serait totalement inconcevable avec une solution plus standard.

Utilisation étendue du système de fixation FIVE U-nique

Les cellules intelligentes renferment aussi deux stations de travail munies de plateaux tournants sur lesquelles le système de fixation magnétique flexible FIVE U-nique est utilisé. Celui-ci permet de réaliser rapidement des fixations pour un nombre illimité de configurations de pièce, qui sont à la fois des supports et des références. Le système FIVE U-nique offre une grande flexibilité pour les processus de mesure automatisés grâce au court temps d’installation et permet des changements rapides entre les configurations.

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La position de référence de chaque fixation de pièce est automatiquement déterminée à partir des données CAO de la pièce. Le robot entre cette position avec un outil spécial du changeur d’outils et détermine ainsi la position et la hauteur finales de la fixation. Cette solution permet un réajustement rapide des éléments de fixation pour toutes les pièces mesurées, en réduisant les frais d’achat et de stockage liés à des éléments de bridage non modulaires.
 
La précision de la mise en place des éléments de fixation est conditionnée par la précision du système de mesure, en l’occurrence formé d’un laser tracker et d’un scanner de haute précision. Ce système mesure la position du robot pendant qu’il met en place les fixations des pièces. L’itération consécutive garantit l’absence d’écart par rapport à la position de référence. Bien établi, le système FIVE U-nique a auparavant été utilisé pour positionner exclusivement des pièces dans les machines à mesurer tridimensionnelles. Mais ce nouveau concept, spécialement développé pour ŠKODA AUTO, montre que cette solution fiable peut aussi intervenir dans l’usine intelligente.

Service et support standard

L’installation d’une solution de mesure de contrôle automatisée intégrant des laser trackers, est une tâche exigeante. Elle l’était encore plus ici en raison de la Covid-19. Mais grâce à l’approche professionnelle et aux grandes compétences de l’agence Hexagon locale, il a été possible d’exécuter le projet avec succès dans un délai raisonnable.

Suite à cette implémentation réussie, ŠKODA AUTO mettra en œuvre d’autres projets avec Hexagon, qui lui assure l’assistance constante de ses techniciens SAV et ingénieurs d’application, de même qu’un système de formation convivial et accessible.

Étude de cas: ŠKODA AUTO - Mladá Boleslav, République tchèque

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