汽车制造质量的最后一道防线

海克斯康测量集团使用柯马机器人技术直接在制造线内部执行控制和操作。

海克斯康测量集团开发出一款创新的应用,可在机器人技术,尤其是柯马机器人技术的帮助下探测车身和其它零件的配额。该解决方案非常简单且完美符合汽车市场的需求,我们只需将摄影测量传感器应用于一台直接在生产线内部运行的机器人。这同样适用于任何镶板和热塑件生产线,比如航空和铁路运输行业。

意大利海克斯康测量集团市场总监Levio Valetti简要地介绍了一个独特的项目。该项目充分利用这家跨国测量解决方案领导者的卓越质量控制技术,同时能够在金属板/车身生产的测量过程中,更快获得极为精确的结果。事情看上去很简单,做起来却很难。目前,各家公司一般会对车身、车身面板或车身钣金件进行质量检查和测量,而他们所使用的方法无非是以下两种:第一种是使用测径规或“感知通道”(放置视觉系统的通道)等工具。要实现更加准确、精确的测量,可使用带水平臂(测量车身时使用两根水平臂)的测量设备以感知方式(带激光器)和光学方式精确测量部件。但由于控制和测量一般无法达到公司生产车身或钣金件的速度要求,这两种解决方案的共有问题就是时间限制。

Valetti表示,市场要求确保速度和效率的解决方案,这样测量就不会对生产线的整体效率产生负面影响。汽车等行业的高频率生产线不可能等待30/45分钟——这是带水平臂的测量设备进行质量控制和测量所需的时间。此外,虽然此类设备非常实用,但它们无法解决所有问题。还有一个更重要的要求,就是能够帮助操作人员。传统的测量设备一般不适合日常使用。

为满足速度和易用性等方面的要求,海克斯康测量集团决定依靠机器人并且利用柯马提供的专业知识和优势。“制造商的梦想就是使用机器人完成每一项任务,”Valetti解释道。机器人已被用于焊接、搬运、喷漆等诸多生产环节。我们为何无法将它们用于质量控制?” 这个梦想看似合理,但始终存在局限之处。机器人作业速度快,这解决了两个问题中的一个,但正因如此,它无法保证车身的测量精度达到百分之零点几的公差要求。为了找到合适的组合,海克斯康测量集团将其自有的测量技术与新设备相结合,以保持更高的精度。

因此,海克斯康测量集团开发出了适用于汽车面板、钢质车身和车身零部件制造商的最佳解决方案。该解决方案采用一种白光系统。该系统借助三个镜头,通过传感器摄取边长500毫米的3D照片。该系统还能够通过投射结构光矩阵获得非常精确的3D物体图像。由像素组成的图像被转换成数百万个点。系统通过连拍以绝对精确、可靠的方式重新创建物体的几何形状,比较物体表面与对应的CAD模型以评估各种偏差,并且在质量控制阶段后决定该物体是否通过检验。

在这一阶段,机器人的速度至关重要。实际上,测量设备可以快速地从轨道的一个点移动至另一个点,从而摄取重新创建物体所需的所有图像。因此,测量设备能够在很短的时间内采集大量数据,并且收到数据的计算机可以排除多余或不必要的图像,然后准确、快速地重新创建物体。

显然,这一解决方案满足了速度需求,但精度仍然是一个问题。“为了满足这一需求”,海克斯康测量集团经理解释道,“我们依靠的是长达四十年的经验积累。针对各个测量周期,我们重新调校了已在测量站放置测径规的传感器/机器人系统,并且与我们布置在车身上的其它传感器相结合。这样,系统能够根据进入产线的每个车身进行调整和重新设置,避免因图像不精确导致测量不准的风险。“此外,”Valetti补充道,“我们能以0.01秒的曝光时间拍摄照片,而市面上其它解决方案至少也要0.1秒。这意味着整张照片非常精确,而且不会出现任何模糊,同时能够生成近乎完美的点云。”

结果令人惊奇。在柯马机器人的帮助下,海克斯康测量系统设计的这套系统能在一分钟内完成所有必要的操作。机器人具备出色的运动灵活性和弯度,使得传感器能够移至之前不可能到达的位置。最后,系统的校准精度显著提升了机器人的运动精度和速度,这无疑是一个创新、独特且前所未有的解决方案。

“不仅如此”,Valetti表示,“该解决方案还使系统生成的信息能够被实时查询。由于我们的目标是接近操作人员和制造业,因此除了忠实再现被测量的物体之外,我们对信息进行了细化,创造出一张确定公差和可能偏差的彩图。这样,制造商就能了解风险并且快速、有效地响应。此外,通过一个正在申请专利的系统,我们可以看到一段显示车身情况的视频。这使操作人员可以在生产过程中评估部件的装配,并且在需要时作出快速决策。换言之,我们基本上做到了实时评估。”

因此,机器人是我们构建创新解决方案的技术要素:将一台声誉卓著、性能可靠的机器有条不紊且方便地每个生产部门,并通过海克斯康测量集团的智能化技术带来意想不到的效果。

“从这个意义上而言,我们与柯马合作得非常愉快,”Valetti表示。“我们在这个项目上已经走过一段很长的路,目前正在菲亚特集团的工厂部署该解决方案,并且已经开始进一步的开发工作。事实上,该系统在装配线自动化方面完全透明。它不会带来任何集成或低效问题,并且实现了机器人和测量系统控制之间的直接互动。机器人设置完成后,该系统就能提供持续性的反馈。此外,柯马正在不断进行创新,希望能够进一步提高该系统的效率和效果。”

使用Powerlink协议和全新的eMotion软件便是此类创新的极好印证;它们都为这一类型的应用提供了巨大的支持。以太网通信协议Powerlink能够在同一总线上传送运动和安全数据,这提高了机器人的运动速度、精度和可重复性,确保整个周期的精确性和效率高于市面上的任何其它解决方案。此外,eMotion可以生成新的、更有效的轨迹,以提高该应用的产能和效率。

“所有这些创新都表明,在柯马的引领下,机器人行业越来越能够了解终端用户的需求,而不是局限于为系统集成商提供机械,”Valetti总结道。这是我们朝合作与赢得业务所迈出的重要一步。像我们这样以真正一体化的测量解决方案为目标的公司更是如此。我们将能够完美地控制一切测量或空间移动。凭借柯马机器人,我们可以做到这一点。”

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