Nowe podejście do zagadnień elastyczności produkcji w ostatnich latach wymusiło na producentach przeniesienie procesów metrologicznych z laboratoriów pomiarowych bliżej linii produkcyjnych. Konsekwencją tego jest zrobotyzowane skanowanie 3D, czyli technologia, w której wykorzystuje się połączenie robota i głowicy skanującej. Skanery 3D są bardzo elastycznym rozwiązaniem, dzięki czemu można ich użyć zarówno do pomiarów – jednostkowych lub seryjnych – jak i na kolejnych etapach projektowania. Używa się ich do analizy geometrii pod względem kryteriów jakościowych produktu, do odtwarzania dokumentacji 3D istniejących detali oraz wspomagania procesów projektowania i szybkiego prototypowania. Skanery 3D stosowane są w wielu gałęziach przemysłu – zarówno w firmach zajmujących się dobrami konsumpcyjnymi, jak i w produkcji tworzyw sztucznych, odlewniach, przemyśle maszynowym, automotive i lotnictwie.

Powiązane firmy

Zamontowany na robocie skaner 3D w połączeniu z systemem pomiaru 3D to świetna alternatywa dla tradycyjnych współrzędnościowych maszyn pomiarowych. Takie połączenie nie tylko zwiększy produktywność procesów, ale też wyeliminuje wąskie gardła bez utraty dokładności. Na tym jednak nie koniec – zrobotyzowane skanowanie 3D niesie ze sobą również takie korzyści jak: szybkie pomiary w trybie automatycznym bezpośrednio na linii produkcyjnej lub w laboratorium, wysoka dokładność i powtarzalność w rzeczywistych warunkach produkcyjnych, możliwość skanowania powierzchni refleksyjnych bez matowienia, wizualizacja danych w czasie rzeczywistym, szybka i łatwa adaptacja systemu zgodnie z potrzebami użytkownika.

Ponadto podczas skanowania nie jest wymagane sztywne zamocowanie części, dzięki czemu zarówno skaner, jak i mierzony obiekt mogą się poruszać.

Przyjrzyjmy się zatem wybranym rozwiązaniom producentów i dystrybutorów obecnych na polskim rynku.

Bezdotykowa digitalizacja i kontrola jakości

Jednym z przykładów zrobotyzowanego skanowania 3D jest rozwiązanie polskiego producenta skanerów – SMARTTECH – który ma w swoim portfolio system do skanowania 3D o nazwie Robotized. To połączenie robota i głowicy skanującej typu SMARTTECH 3D w łatwym do obsługi, integralnym systemie skanowania 3D jest w pełni zautomatyzowanym rozwiązaniem do bezdotykowej digitalizacji i kontroli jakości małych i średniej wielkości obiektów. Urządzenie wykorzystuje technologię bezdotykowego optycznego skanowania 3D oraz zaawansowane możliwości robota przemysłowego do pełnej automatyzacji pomiarów 3D, pozwalając na intuicyjne programowanie planów pomiarowych obiektów o różnych kształtach i wielkościach.

SMARTTECH 3D Robotized pozwala uzyskać precyzyjny pomiar i wysoką jakość danych pomiarowych, wykonać automatyczną analizę odchyłek i trendów oraz porównać obraz z modelem wzorcowym. Oddzielenie operatora od ramienia robota zapewnia bezpieczeństwo pracownika. System umożliwia też wymianę głowic skanujących w celu zmiany obszaru roboczego.

Dzięki temu, że SMARTTECH 3D Robotized jest niezależną maszyną, nie wymaga dodatkowych inwestycji w dostosowanie pomieszczenia pomiarowego. Komora skanowania zajmuje tylko 4 m2 i potrzebuje jedynie pojedynczego standardowego źródła zasilania. Całe stanowisko jest mobilne i pozwala na łatwe przemieszczanie systemu z laboratorium do fabryki, np. w kluczowych momentach produkcji, takich jak wprowadzanie nowego produktu.

Automatyczna kalibracja i opcje wymiany głowic skanujących sprawiają, że możliwe jest skanowanie obiektów o różnych kształtach z różną dokładnością i gęstością próbkowania. Zamknięta komora i zastosowanie technologii strukturalnego zielonego lub niebieskiego światła LED dodatkowo gwarantuje niezależność od zewnętrznych czynników otoczenia.

Pełen nadzór nad procesem produkcyjnym

Kolejnym rozwiązaniem jest instalacja pomiarowa 360° SIMS firmy Hexagon Manufacturing Intelligence, która zapewnia pełne nadzorowanie procesów produkcyjnych. Jest to kompletne rozwiązanie umożliwiające całkowicie zautomatyzowaną kontrolę wymiarową i kontrolę jakości. Przy jej tworzeniu korzystano z wieloletniego doświadczenia zdobywanego na całym świecie podczas projektowania i wdrażania systemów pomiaru różnego rodzaju części i podzespołów samochodowych.

Instalacja 360° SIMS umożliwia różnorodne konfiguracje w metrologii 3D w dziedzinie robotyki i podczas nadzorowania procesów produkcyjnych w fabrykach samochodowych. System wykorzystywany jest przede wszystkim w końcowym etapie produkcji nadwozia i umożliwia pomiar zarówno jego części wewnętrznych, jak i zewnętrznych. Może być też jednak przystosowany do innych zadań pomiarowych na linii produkcyjnej, np. do pomiaru podwozia czy zamków top.

Technologia pomiarów powierzchni w połączeniu z oprogramowaniem 360° SIMS jest efektywnym narzędziem analizy, która obejmuje m.in. kolorowe mapy odchyłek, wizualną statystyczną kontrolę procesu, porównania, tabele tendencji dla dużych zbiorów danych oraz opatentowane wideo raportów dziennych. Analiza wyników przeprowadzonych pomiarów, takich jak geometrie powierzchni, linie krawędzi, kontury oraz przekroje poprzeczne, ułatwia obsłudze szybszą identyfikację błędu i umożliwia szybkie rozwiązanie problemu.

Skanowanie bardzo wymagających powierzchni

Ciekawym rozwiązaniem w ofercie ITA Polska jest MetraSCAN 3D R-Series firmy CREAFORM. Umożliwia ono dokładne i szybkie pomiary w trybie automatycznym bezpośrednio na linii produkcyjnej. Opiera się na skanerze 3D wykorzystującym technologię laserową, dzięki której możliwa jest akwizycja bardzo wymagających powierzchni, często niemożliwych do zeskanowania przy użyciu urządzeń działających na bazie światła strukturalnego.

Zastosowanie superszybkich kamer umożliwia skanowanie z prędkością blisko pół miliona punktów na sekundę, a technologia HDR pozwala na jednoczesne skanowanie obiektów o różnym wykończeniu powierzchni czy kolorze. Optyczna głowica skanująca wykorzystująca światło laserowe może być zamontowana na dowolnym robocie i zintegrowana z linią produkcyjną.

Wysoka dokładność systemu wynika z zastosowania optycznego urządzenia śledzącego C-TRACK o wysokiej częstotliwości kamer, które umożliwia precyzyjne obserwowanie skanera i skanowanego obiektu w trybie rzeczywistym. Dzięki temu zarówno skaner, jak i obiekt mogą się poruszać, a sam proces jest zupełnie niewrażliwy na występujące w hali produkcyjnej drgania wywołane przez pracujące maszyny. Urządzenie może pracować w automatycznym cyklu 24 godziny 7 dni w tygodniu. W jego trakcie mogą być mierzone elementy o długości 0,3–10 m. Co ważne, linia produkcyjna – pracujące na niej manipulatory czy taśmy transportowe – nie muszą być zatrzymywane na czas pomiaru, także kalibracja optyki odbywa się w pełni automatycznie z wykorzystaniem urządzenia kalibrującego traker i specjalnej płytki kalibrującej głowicę skanującą.

Artykuł powstał na bazie materiałów firm ITA, SMARTTECH i Hexagon Manufacturing Intelligence