La misura ottica automatizzata come strumento di modernizzazione e innovazione

Due nuove celle di misura robotizzate di Hexagon rappresentano la nuova generazione di misure ottiche 3D innovative e automatizzate in tutto il Gruppo Volkswagen.

 

ŠKODA AUTO, Mladá Boleslav, Czech Republic

Il famoso costruttore di automobili ŠKODA AUTO fa parte del Gruppo Volkswagen da ormai 30 anni. Nel corso di questo arco di tempo la società è diventata un'azienda forte e di successo a livello internazionale, che offre dieci diverse linee di veicoli in tutti i mercati mondiali. Data la tendenza crescente a favore di una mobilità pulita, prevede di espandere ulteriormente la sua offerta e non solo per quanto riguarda le auto elettriche.

ŠKODA AUTO produce in tre stabilimenti nella Repubblica Ceca. Lo stabilimento principale si trova a Mladá Boleslav, altri due a Kvasiny e Vrchlabí. I veicoli con il logo a forma di freccia alata sono prodotti anche in Cina, Russia, Slovacchia, India, soprattutto grazie a partnership del gruppo, e in Ucraina con un costruttore locale. 

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Hexagon e ŠKODA AUTO collaborano da decenni nel campo dei sistemi di misura. Questa cooperazione ha raggiunto livelli ancora più elevati alla fine del 2018, quando le aziende hanno concluso un accordo per sostenere ŠKODA AUTO nella riconfigurazione dei processi di verifica con sistemi ottici 3D al posto della misura a contatto. Questo programma ha portato a un aumento significativo della capacità e della qualità di misura, nonché alla digitalizzazione dei risultati di misura. 

Questo traguardo è stato raggiunto attraverso la modernizzazione di diverse macchine di misura a coordinate (CMM) installate, ma soprattutto attraverso un'installazione davvero unica di due celle di misura smart completamente automatizzate per il centro di misura di Mladá Boleslav.

Programmazione offline efficace della misura robotizzata

In termini di software, la cella di misura è dotata della piattaforma di misura leader di Hexagon, PC-DMIS, la stessa soluzione software in uso in tutti gli stabilimenti ŠKODA AUTO nella Repubblica Ceca. L'utilizzo di un'unica piattaforma software in tutti gli stabilimenti presenta una serie di vantaggi pratici, come l'integrazione uniforme dei principi di misura del gruppo VW direttamente in PC-DMIS. Ha anche un valore tecnico aggiunto per quanto riguarda la possibilità di predisporre offline i programmi di misura.

Un cambiamento significativo nello sviluppo di PC-DMIS negli ultimi anni ha permesso di trarre pieno vantaggio dalla programmazione offline. Gli operatori delle nuove celle di misura a Mladá Boleslav hanno potuto sfruttare al meglio questa possibilità, che permette loro di iniziare a misurare molto rapidamente quando viene avviata la produzione di nuovi pezzi.

Finora ŠKODA AUTO ha utilizzato la programmazione offline solo in modo limitato, di solito per la misura a contatto su CMM tradizionali. Ma con il nuovo software HxGN Robotic Automation, che Hexagon ha lanciato ufficialmente nel 2021, questa funzionalità all'interno di PC-DMIS può ora essere sfruttata più a fondo nell'ambito della misura ottica robotizzata.

HxGN-Robotic-Auotmation-Skoda-Case-T-Scan-5"Il software HxGN Robotic Automation riduce significativamente il tempo necessario per la programmazione offline della misura robotizzata e per il debug dei programmi di misura," afferma Martin Jehlička, direttore del centro di misura di Mladá Boleslav, responsabile delle tecniche di misura nel campo della produzione automobilistica. "I risultati delle misure comparative hanno confermato l'efficacia della nuova soluzione e sono un buon presupposto per l'implementazione di questo software in altri processi di macchine di misura robotizzate."

Il software HxGN Robotic Automation riduce significativamente il tempo necessario per la programmazione offline della misura robotizzata e per il debug dei programmi di misura.

"Le celle di misura completamente robotizzate di Hexagon sono il primo risultato della nostra cooperazione nel campo della misura ottica, ma sappiamo che questo è solo l'inizio. Vorremmo realizzare al più presto altri progetti e utilizzare il software HxGN Robotic Automation per la misura in linea e a bordo linea." 

Soluzione smart su misura

La cella si basa sulla misura assoluta robotizzata e sfrutta le capacità di misura di grandi volumi dei laser tracker e dei laser scanner 3D di Hexagon.

"Questi sistemi costituiscono la vera chiave per una misura robotizzata produttiva e altamente precisa," spiega Jaroslav Veselý, che guida la divisione Manufacturing Intelligence di Hexagon nella Repubblica Ceca. "Il Leica Absolute Tracker AT960 consente misure a sei gradi di libertà (6DoF), permettendo l'impiego di uno scanner laser 3D o di un sensore fino a 60 metri di distanza."

Magnetic fixturing system"Garantire il controllo completamente automatico delle dimensioni, delle forme e delle posizioni degli elementi misurati è poi solo una questione di programmazione, utilizzando una combinazione unica di accessori Hexagon integrati all'interno della cella, dal software di misura e programmazione interconnesso, alle tavole rotanti e alle attrezzature di fissaggio, fino alla nuova architettura del sistema di controllo della cella. Il sistema così configurato assicura un rapido scambio di dati tra tutte le periferiche e consente quindi la creazione automatica di programmi di misura basati su dati CAD di pezzi e dime, così come la simulazione della misura, il posizionamento preciso di dime di serraggio in base a punti di riferimento e, ultima ma non meno importante, la rapida valutazione di grandi volumi di dati scansionati in risultati di misura presentati graficamente."

Il sistema di cella di misura robotizzata ora presente a Mladá Boleslav è nato da una stretta collaborazione tra ŠKODA AUTO e Hexagon e la soluzione realizzata, installata in pochi mesi, è un prototipo appositamente adattato alle esigenze del centro di misura di questo sito. Il sistema è stato progettato per offrire la versatilità di cui il centro aveva bisogno grazie a un'unità di cambio utensili che permette di passare direttamente e automaticamente dalla scansione ad alta velocità alla misura a contatto più accurata. Questa versatilità permette al sistema di eseguire sempre la misura di aree di difficile accesso, come le aperture, in un modo che non sarebbe possibile con una soluzione meno personalizzata.

Utilizzo ampliato per il sistema di fissaggio FIVE U-nique

 Le celle smart contengono anche due stazioni di lavoro con tavole rotanti che utilizzano il sistema di fissaggio magnetico flessibile FIVE U-nique, che permette di costruire rapidamente attrezzature di fissaggio di precisione per un numero illimitato di configurazioni di pezzi in grado di fornire supporto e riferimento al pezzo. Il sistema FIVE U-nique offre una notevole flessibilità ai processi di misura automatizzati grazie al tempo di installazione ridotto, consentendo rapidi cambiamenti tra le configurazioni.

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La posizione di riferimento di ogni attrezzatura di fissaggio per il supporto del pezzo è determinata automaticamente dai dati CAD del pezzo stesso. Il robot entra in questa posizione con un utensile speciale fornito dal cambio utensili e determina così la posizione finale e l'altezza dell'attrezzatura di fissaggio. Tutto ciò garantisce un rapido riadattamento delle dime per tutti i pezzi misurati, riducendo così significativamente le spese per l'acquisto e lo stoccaggio di dime singole a configurazione fissa per ogni pezzo.
 
La precisione del posizionamento della dima è definita dalla precisione del sistema di misura, in questo caso un laser tracker e uno scanner ad alta precisione. Questo sistema misura la posizione del robot mentre colloca le attrezzature di fissaggio dei pezzi, e la successiva iterazione assicura una deviazione zero dalla posizione di riferimento. Il collaudato sistema FIVE U-nique è stato precedentemente utilizzato per posizionare i pezzi esclusivamente nelle macchine di misura a coordinate, ma questo nuovo concetto sviluppato appositamente per ŠKODA AUTO dimostra come questa soluzione affidabile possa ancora giocare un ruolo importante nel mondo della produzione smart.

Assistenza e supporto come standard

L'installazione di una soluzione di misura di controllo automatizzata e personalizzata che utilizza i laser tracker è di per sé una questione complessa. In questo caso, l'installazione si è rivelata ancora più complicata a causa della pandemia di Covid-19. Tuttavia, grazie all'approccio professionale e alle competenze dei rappresentanti locali di Hexagon, il progetto è stato implementato con successo in tempi accettabili.

In seguito al successo di questo impianto, ŠKODA AUTO continua a ritenere che la sua stretta collaborazione con Hexagon sia dovuta al costante supporto dei tecnici dell'assistenza e dei tecnici applicativi di Hexagon, coadiuvati da un sistema di formazione accessibile e di facile utilizzo.

Caso applicativo: ŠKODA AUTO - Mladá Boleslav, Repubblica Ceca

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