MQS stworzył innowacyjny system pomiarowy z robotem Motoman GP12

24 lut 2021

Szybka kontrola jakości bezpośrednio na linii produkcyjnej

Precyzyjny pomiar większych detali jest na tyle czasochłonny, że zwykle przeprowadzany jest jedynie wyrywkowo. Jednak w obliczu stale rosnących wymagań względem jakości komponentów, zwłaszcza w sektorze motoryzacyjnym, rośnie także nacisk na zwiększenie częstotliwości tego typu kontroli. Możliwość taką oferuje zautomatyzowana cela pomiarowa firmy MQS AG z Ingolstadt, wyposażona we wszechstronnego robota Motoman GP Yaskawy.

Wiele wyrobów przemysłowych musi spełniać szczególnie wysokie standardy jakości i z tego względu wymaga precyzyjnego opomiarowania w ramach szeroko pojętej kontroli jakości. O ile jednak pomiary np. śruby można przeprowadzić w miarę szybko, o tyle w przypadku większych detali są one dużo bardziej czasochłonne. Aby przykładowo precyzyjnie opomiarować drzwi samochodowe z wykorzystaniem typowej współrzędnościowej maszyny pomiarowej lub systemu optycznego, trzeba na to przeznaczyć nawet dwie godziny. Co więcej, badany komponent musi zostać wyłączony z produkcji, co pochłania kolejne cenne minuty.

Z tego względu pomiary większych detali w procesach produkcyjnych o krótkim czasie cyklu realizowane były do tej pory na ogół wyrywkowo. Jednak coraz więcej branż, w tym zwłaszcza sektor motoryzacyjny, chciałoby zwiększyć ich częstotliwość – najlepiej do 100%. Ze względu na złożoność tego zadania wciąż brakuje jednak odpowiednich urządzeń do pomiarów nad lub w linii produkcyjnej. Muszą one bowiem łączyć w sobie wysoką precyzję maszyn współrzędnościowych ze znacznie krótszym czasem realizacji pomiaru. A to jak dotąd wydawało się zadaniem nie do wykonania.

Firma MQS AG in Ingolstadt – dostawca systemów i usług z zakresu pomiarów przemysłowych – postanowiła jednak dowieść, że jest to możliwe. Po 18 miesiącach intensywnych prac rozwojowych w listopadzie 2020 r. przedstawiła światu system robotyczny MANTIS. Test prototypowej celi demonstracyjnej zakończył się pełnym sukcesem: system jest w stanie zrealizować w kilka minut to, co innemu zajęłoby całe godziny.

Cela „pod klucz” z możliwością zabudowy i rozbudowy

Kompletna cela robotyczna składa się z kilku elementów: właściwego systemu pomiarowego obejmującego głowicę pomiarową (skaner) i kamerę (tracker), robota podającego, na którym umieszczono głowicę pomiarową, a także stołu obrotowego z możliwością elastycznego pozycjonowania detali. Umieszczona nad celą kamera przypomina ogromną modliszkę, co zainspirowało twórców systemu do nadania mu nazwy MANTIS. – Mantis to łacińska nazwa tego drapieżnego owada – wyjaśnia Andreas Zacherl, specjalista ds. automatyki w firmie MQS.

Za realizację pomiaru odpowiada głowica pomiarowa dostarczona przez firmę Scantech. Prowadzona na ramieniu robotycznym, dokładnie skanuje badany detal, wykorzystując do tego celu trzy różne wiązki laserowe. Pozycja głowicy kontrolowana jest przez kamerę. – Dzięki temu skaner zawsze dokładnie wie, gdzie się w danym momencie znajduje – wyjaśnia zasadę współpracy obu komponentów Andreas Zacherl.

Za dodatkowe punkty referencyjne dla skanera służą markery na stole obrotowym. Owa chmura punktów gwarantuje, że system zawsze jest w stanie dokładnie określić pozycję pomiarową detalu – nawet po jego obróceniu lub przesunięciu. Obecnie jego dokładność pomiarowa sięga poniżej 0,03 mm, a czas pomiaru drzwi samochodowych wynosi 5 minut.

Drugim filarem automatycznego systemu pomiarowego MQS jest dedykowane, przyjazne w obsłudze oprogramowanie firmy Eleven Dynamics. Umożliwia ono realizację pomiaru w trybie automatycznym – na podstawie danych CAD, zdefiniowanych punktów pomiaru lub programu wykonawczego. System MANTIS może być wykorzystywany jako platforma offline lub online, zapewniając łatwą integrację dodatkowych technologii i wykorzystanie istniejących metod do realizacji przyszłościowych zadań. Celę można np. bez problemu uzupełnić o funkcję zautomatyzowanego załadunku lub zintegrować z linią produkcyjną.

Motoman GP12 smukły, gibki i o dużym zasięgu

Powód, dla którego MQS zdecydował się na nawiązanie współpracy z firmą Yaskawa, był bardzo prosty: – Rozstrzygnęła o tym bliskość geograficzna. Allershausen, gdzie ma siedzibę Yaskawa, jest od nas oddalony zaledwie o pół godziny jazdy samochodem – wyjaśnia Andreas Zacherl. – Szybko doceniliśmy jednak także bardzo jakość współpracy z producentem.

Za namową Yaskawy firma zdecydowała się zastosować w swoim systemie roboty podające z serii Motoman GP. Kluczowa okazała się tutaj duża zwrotność sześcioosiowych jednostek: – Manipulator musiał być gibki, aby z jednej strony mógł dosięgnąć także spodniej strony badanego obiektu, a z drugiej nie zasłaniał głowicy pomiarowej i nie utrudniał realizacji pomiaru – wyjaśnia Andreas Zacherl.

Możliwość taką zapewniła smukła konstrukcja ramienia minimalizująca ryzyko zakłócenia pracy urządzeń peryferyjnych. To jednak nie jedyne zalety serii Motoman GP: przelotowe ramię z możliwością wewnętrznego prowadzenia przewodów gwarantuje dłuższą żywotność kabli komunikacyjnych głowicy, zaś do połączenia manipulatora z kontrolerem wystarczy jeden kabel sterowniczy. Zmniejsza to zużycie i upraszcza serwisowanie robota, a jednocześnie umożliwia szybsze uruchomienie, zwłaszcza jeśli kabel zostanie zabudowany w korytku biegnącym w szynie jezdnej. Wszystko to – w połączeniu z wysokim stopniem szczelności osi kiści (IP67) i osi głównych (IP54) – zwiększa dostępność robota nawet w trudnych warunkach pracy.

Cela demonstracyjna wyposażona została w robota Motoman GP12. Zdecydowała o tym nie tyle duża nośność (12 kg), gdyż głowica pomiarowa jest stosunkowo lekka, czy wysoka dokładność pozycjonowania, jako że zadanie to przejmuje po części system optycznej kontroli pozycji głowicy pomiarowej (kamera), co przede wszystkim jego zasięg równy 1440 mm. Co więcej, asortyment robotów Motoman GP obejmuje także jednostki o mniejszym i większym zasięgu – od 550 do 4004 mm, co pozwala na precyzyjne dostosowanie modelu do wymiarów badanych detali.

Roboty z serii GP wyposażone są w nowy, wydajny system sterowania Motoman YRC1000. Dzięki otwartym interfejsom komunikacyjnym nowa generacja sterowania idealnie sprawdzi się w środowiskach sieciowych i aplikacjach z zakresu Przemysłu 4.0. System wyposażony jest w ergonomiczną konsolę programistyczną z czytelnym interfejsem o wadze zaledwie 730 g, co czyni ją najlżejszym urządzeniem tej kategorii dostępnym na rynku. Dotykowy ekran zapewnia intuicyjną obsługę, a także możliwość prostego poruszania się i przewijania za pomocą kursora. Na ekranie można z powodzeniem wyświetlić symulację 3D ruchu ramienia zarówno przed, jak i w trakcie jego pracy. Całości dopełniają kompaktowe wymiary systemu sterowania: szafa sterownicza ma zaledwie 125 l pojemności, co pozwala lepiej wykorzystać dostępną przestrzeń.

Dzięki robo tycznej celi pomiarowej MANTIS firma MQS AG rozszerzyła swoje portfolio o nowy zautomatyzowany system „pod klucz“, który – dzięki swojej innowacyjności koncepcyjnej – może dać początek nowym rozwiązaniom tworzonym specjalnie z myślą o pracy w inteligentnych fabrykach. Wszechstronne roboty Motoman GP firmy Yaskawa – dzięki smukłej konstrukcji, szerokiemu wachlarzowi dostępnych modeli oraz otwartym interfejsom komunikacyjnym – świetnie wpisują się w tę koncepcję.