Automatizarea proceselor de măsură

Calitate & Control

de Gabriela Georgescu

Automatizarea proceselor de măsură

În articolul anterior am explorat utilizarea metodelor de control statistic al proceselor în calitate. În acest articol ne îndreptăm atenţia către tendinţele de automatizare din industrie şi către aplicaţii utilizând echipamente de tip laser tracker.

Prin natura lor, roboții industriali sunt destul de repetabili, dar precizia lor absolută este scăzută.

De exemplu, dacă unui robot i se dă instrucțiunea de a se poziționa cu 60 cm în direcția „Y” acesta se poate deplasa cu 62 cm. Cu toate acestea, robotul s-ar deplasa de fiecare dată cu aceeași 62 de cm.

Pentru că acțiunile roboților sunt repetabile, aceștia ar putea fi compensați la un nivel de precizie absolută.

Prin măsurarea robotului într-un număr de ipostaze, o serie de parametri pot fi calculați în mod intrinsec pentru a corecta modelul robotului.

Principala dificultate a fost modul în care mă - soară robotul în toate ipostazele, într-un mediu în care temperatura variază cu un gradient ridicat, cu suficientă precizie încât să garanteze un model performant. Un dispozitiv utilizat în mod frecvent pentru corectarea pozițiilor robotului este interferometrul laser. Problema interferometrului laser este că acesta necesită o orientare precisă a reflectorului (oglinzii) pentru a evita întreruperea fascicului laserului. Dacă procesul este întrerupt trebuie reluat de la poziția inițială a reflectorului.

La începutul anilor 1980, o serie de organizații s-au unit pentru a încerca să rezolve limitările de ghidare cu precizie a interferometrului laser prin diverse sisteme de tip laser tracker. Experții de la Biroul Național de Standarde (NBS), în prezent NIST (National Institute of Standards and Technology), Universitatea din Surrey din Anglia și FhG Karlsruhe în Germania, au lucrat la proiecte bazate pe integrarea unui interferometru laser, cu un sistem de urmărire. Spre sfârșitul deceniului, companiile din SUA și Europa au început să lucreze la conceptual unui laser tracker pentru aplicații industriale de măsurare, un sistem care ar putea fi utilizat într-un mediu de producție în afara unui laborator. În 1990 a fost lansat, la expoziția dedicată controlului calității din Chicago, laser tracker-ul Leica SMART 310,un tracker care poate fi utilizat într-un mediu denproducție în afara laboratorului. La începutul anilor '90, laser tracker-ele Leica au început să-și găsească utilitatea în calibrarea roboților. Software-ul de calibrare a fost dezvoltat pentru a instrui robotul să se deplaseze în coordinate într-o zonă de lucru, apoi înregistrând pozițiile reale măsurate cu ajutorul tracker-ului. Prin compararea pozițiilor teoretice și reale, software-ul va crea un set de parametri de compensare care va corecta poziționarea robotului și, prin urmare, mișcările sale. Parametrii ar lua în considerare atât imperfecțiunile mecanice în modelul mișcărilor și distorsiunile sau îndoirile cauzate de sarcini.

Această calibrare de precizie absolută ar corecta un robot cu variabilitate între 8 și 15 mm, până la aproximativ 0,5 mm.

Marii producători de roboți au oferit în timp soluții de compensare similare. Cu toate acestea, fiecare producător avea propriul lor proces de compensare, iar clienții cu tipuri de roboți de la diferiți producători nu au avut posibilitatea de a armoniza procesele de calibrare.

Această problema condus la un număr de companii care oferă soluții universale de calibrare pentru roboți. Un exemplu de astfel de software este Spatial Analyzer, mo dulul SA Machine dezvoltat de River New Kinematics. Acesta compensează de asemenea efectele variației termice asupra robotului.

De exemplu, atunci când începeți să utilizați un robot care a fost inactiv, acesta se va dilata fizic odată cu dilatarea termică a articulațiilor sale. Cu cât robotul continuă să se încălzească, schimbarea poate fi chiar de 0,5 mm sau mai mult, ceea ce poate avea un impact semnificativ asupra repetabilității măsurătorilor. Cu toate acestea, software-ul de calibrare poate calcula și elimina aceste efecte termice în urma măsurătorilor, astfel încât acestea devin în mod constant repetabile (de obicei, în termen de 0,10 mm - 6 sigma).

Astăzi, aceste procese sunt bine stabilite și utilizate aproape zilnic. Dar asta nu înseamnă că nu există loc pentru dezvoltarea tehnologiei. În ultimul deceniu, laser tracker-ele Leica au fost îmbunătățite din punct de vedere al funcționalității, portabilității și integrării în procese automatizate. Una dintre cele mai semnificative îmbunătățiri este măsurarea cu șase grade de libertate, sau 6DoF. Aceasta permite producătorilor de roboți să corecteze efectorul final al robotului în timpul unui ciclu de calibrare cu mai puține ipostaze, dar, de asemenea, s-au deschis și noi posibilități. În trecut, atunci când se utiliza un laser tracker 3D tradițional, trebuiau măsurate mai multe poziții pentru a calcula punctul central de prelucrare (Tooling Central Point - TCP) în spațiu 6D. Acum, prin utilizarea 6DoF cu Leica Absolute Tracker AT901, este posibil să se cunoască în timp real locația exactă a efectorului final în spațiu 6D. Această inovație elimină necesitatea calibrării complete a robotului deoarece tracker-ul poate monitoriza și corecta poziția efectorului final, în timp real, fără a fi nevoie de monitorizarea mișcărilor robotului în ,,spațiul comun."

Această tehnologie avansată a fost aplicată în industria aerospace la Premium Aerotec (Nordenham, Germania) pentru a automatiza procesul de plasare a grinzilor pentru secțiunea de fuselaj Airbus A350. Deoarece grinzile sunt de până la 18 de metri lungime, precizia absolută specificată de roboții utilizați încă nu a fost suficientă pentru a le plasa în mod corect. Soluția Leica a fost în măsură să îndeplinească cerințele de precizie stricte prin corectarea roboților în timp real, pe baza feedbackului primit de la Leica Absolute Tracker cu 6DoF.

 

Un alt exemplu este proiectul MEGAROB (www. megarob.eu) – viitorul tehnologiilor de producție, proiect european în care sunt implicate șapte companii și centre de cercetare cu scopul comun de a realiza o celulă complet automatizată de dimensiuni mari (20 x 6 x 5 m) pentru prelucrări mecanice de înaltă precizie pentru piese de dimensiuni medii sau mari.

Celulele automatizate bazate pe roboți și sisteme de măsurare portabile nu mai sunt private ca futuriste, iar aceste implementări au crescut în mod substanțial la nivel mondial. La nivel mondial, Hexagon Manufacturing Intelligence a implementat peste 60 de celule automate bazate pe roboți și sisteme de măsurare portabile. Ca urmare a acestui know-how, o mulțime de producători și industrii analizează procesele lor cu o nouă abordare, stabilind priorități în care automatizarea proceselor de măsură și control poate juca un rol vital.

(Foto: Hexagon Manufacturing Intelligence)


English summary

Automated cells based on robots and mobile measurement systems are no longer viewed as futuristic, and these implementations have grown substantially in a worldwide scale. Worldwide, Hexagon Manufacturing Intelligence has implemented more than 60 automated cells based on robots and mobile measurement systems. As a result of this intelligence, a variety of manufacturers and industries are investigating their processes with fresh eyes, setting their sights on areas where measurement and inspection automation can play a vital role.


Gabriela Georgescu este Engineering & Service SRL,MICRO-TOP Consulting



Accept cookie

www.ttonline.ro utilizează fişiere de tip cookie pentru a personaliza și îmbunătăți experiența ta pe Website-ul nostru.

Te informăm că ne-am actualizat politicile pentru a integra în acestea și în activitatea curentă a www.ttonline.ro cele mai recente modificări propuse de Regulamentul (UE) 2016/679 privind protecția persoanelor fizice în ceea ce privește prelucrarea datelor cu caracter personal și privind libera
circulație a acestor date. Înainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru, te rugăm să aloci timpul necesar pentru a citi și înțelege conținutul Politicii de Cookie.

Prin continuarea navigării pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizării fişierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Îți mulțumim pentru acest accept și nu uita totuși că poți modifica în orice moment setările acestor fişiere cookie urmând instrucțiunile din Politica de Cookie.

Da, sunt de acord