Automatizácia merania, ako ju prezentuje ATOS ScanBox 6, sa stáva štandardom a nutnosťou

Žiadny výrobca sa dnes nezaobíde bez presného merania. Tí múdrejší už majú nielen presné, ale aj rýchle meranie. Medzi najlepšie meracie technológie patrí roboticky ovládané 3D skenovanie. V libereckej spoločnosti Magna Exteriors úspešne používajú ATOS ScanBox 6 na automatizované 3D skenovanie. Dodala im ho firma MCAE Systems.

Magna Exteriors sa zaoberá výrobou technicky zložitých plastových dielov pre automobilový priemysel. Nejde len o jednoduché výlisky, ale celé montované celky. Nároky automobilového priemyslu sú mimoriadne, nielen z hľadiska kvality, ale aj rozmerovej variability požadovaných výrobkov. Kontrola kvality je teda pre firmu Magna Exteriors kľúčovým odborom. Relatívnou novinkou v meracom stredisku je zariadenie ATOS Scanbox 6 vyrábané nemeckou firmou GOM, patriacou do ZEISS Group, ktorého najväčšia sila spočíva v automatizácii merania pomocou robota.

Prečo práve ATOS ScanBox 6

Najväčší prínos tohto spôsobu merania je vo fáze prípravy nových projektov. Petr Vrabec, vedúci oddelenia projektovej kvality, vysvetľuje: „Náš projektový tím musí čo najrýchlejšie vyvinúť výrobok, navrhnúť a sprevádzkovať technológiu výroby a montáže, pritom v každom kroku oddelenia kvality ustrážiť, či všetko prebieha podľa požadovaných nárokov koncového zákazníka. Presné, rýchle a opakovateľné meranie nám pomáha odstraňovať vadu po vade a zabezpečiť, že problém zmizol a už sa neopakuje.“ Aj po odovzdaní projektu do sériovej výroby sa ScanBox využíva na kontrolu niekoľkých kusov v každej smene.

Každodenne so ScanBoxom pracuje Adam Šteiner, 3D merací technik, ktorý oceňuje najmä rýchlosť merania.

Všetky diely sú zmerané do pol hodiny, takže sme schopní do naplánovaného radu úloh ľahko vsunúť urgentnú požiadavku. Nachádzame sa tiež v pilotnom projekte zhromažďovania a vyhodnocovania dát a automatizácie reportov. Vďaka ScanBoxu sa môžeme spoľahnúť, že údaje budeme mať v potrebnej kvalite, pretože robot meria vždy rovnako.“

Adam Šteiner
3D měrový technik

Odborníci na meracom stredisku presne vedeli, aké zariadenie chcú a na čo ho budú používať. Proces výberu opisuje Adam Šteiner: „Na trhu existujú rôzne riešenia na princípe blue light alebo lasera od rôznych výrobcov. Po zvážení všetkých kritérií nám vo výberovom konaní vyšiel GOM ATOS ScanBox 6 najlepšie. Softvérové prostredie je užívateľsky najprívetivejšie, má veľký rozsah použitia, presnosť je v lepšom priemere, rýchlosť merania s novým senzorom ATOS 5 je na špičke. Nič lepšie sme nenašli, ScanBox bola jasná voľba.“

Čo všetko ScanBox vie

Keď prídete k ScanBoxu ATOS 6, uvidíte najskôr „box“ – čiastočne ohradený, bezpečný priestor, vo vnútri ktorého pracuje „scan“ – skener s tromi objektívmi, z nich dva krajné vykonávajú snímanie, zatiaľ čo prostredné premieta na meraný diel modré svetlo a jasne definuje tvar povrchu. Skenovacia hlava je umiestnená na robotickom ramene, čím sa líši od podobného zariadenia ATOS Triple Scan, ktoré vo firme Magna Exteriors tiež používajú.

„Aby bolo možné diel merať, potrebujeme, aby bol matný,“ upozorňuje Adam Šteiner, „takže lesklé povrchy ošetríme zmatňujúcim sprejom. Pre ručné meranie lepíme na diel referenčné body, čo ale pri ScanBoxe odpadá, tam sú body už na prípravku, na ktorý diel upíname.“

Pre každé meranie musí existovať program, ktorý je buď uložený z predchádzajúcich meraní, alebo ho merací technik musí napísať. Na základe programu robot vykoná skenovanie. Rýchlosť snímania je 100 Hz, jeden sken (snímka) tak trvá iba zlomok sekundy.

Získané dáta sa ľahko a prehľadne spracovávajú v softvéri GOM Inspect Pro, je možné posudzovať konkrétne meracie body, alebo vytvárať farebné mapy ukazujúce odchýlku proti ideálnemu tvaru. Možnosti zapojenia GOM zariadení do digitalizácie celej výroby sú ale ešte rozsiahlejšie, ako si ukážeme neskôr.

Ako ScanBox zapadá do celého procesu

Poďme sa trochu dôkladnejšie pozrieť do výroby. V libereckom závode vyrábajú plastové piate dvere s kompozitným rámom, vznikajú tu nárazníky pre väčšinu modelov Škoda, produkujú sa tu dverné prahy aj spojlery pre rad európskych automobiliek. „Zákazník a jeho dizajnér nám hovorí, ako bude diel pohľadovo a funkčne vyrobený. My musíme vyvinúť celý postup výroby vrátane toho, ako k sebe budeme jednotlivé diely spájať, či pomocou skrutiek, sponiek, zváraním či lepením,“ upresňuje Petr Vrabec. „Automobilová výroba je dnes plne individualizovaná, takže napríklad nárazníky vyrábame v stovkách variant: s hmlovkami, bez hmloviek, s parkovacími senzormi alebo bez nich, chrómovaný alebo dezénovaný povrch a tak ďalej. Pritom takt výroby je neúprosný. Nárazník, ktorý tu zmontujeme, je do 24 hodín už montovaný do finálneho vozidla na linke u zákazníka“.

Tým sa dostávame k tomu, aká dôležitá je bezchybná kontrola kvality. Každý vyrobený kus sa meria automaticky priamo vo výrobnej linke dotykovými senzormi, to je takzvaný in-line cubing. Pri technicky zložitejších dieloch k tomu pristupuje kontrola kompletnosti kamerou, ktorá overí, že sú namontované v správnej pozícii a v správnom variante všetky požadované prvky. Merajú sa aj estetické parametre ako je farebnosť a lesk.

V sériovej výrobe sa s vysokou presnosťou merajú približne dva výrobky z každej smeny v meracom stredisku, a to práve na ScanBoxe. Meranie je tu oveľa komplexnejšie, pretože sa nezameriava len na niekoľko kontrolných bodov, ale zachytí celý povrch analyzovaného dielu. Výsledky sú ukladané pre prípad, že by bolo potrebné sa k dátam vrátiť. To napokon platí aj pre výsledky z cubingu.

V spoločnosti Magna Exteriors berú veľmi vážne proces digitalizácie a od každého nového zariadenia sa očakáva spolupráca na celopodnikovej úrovni. „Dáta z meraní, vrátane jednotlivých odchýlok všetkých meracích bodov, vieme dnes preniesť do ďalších softvérov. Aktuálne všetok náš personál, vrátane vyššieho manažmentu, pracuje so systémom Chy.stat, čo je skratka z „inteligentná štatistika“. Na jeden klik si každý oprávnený zamestnanec môže zobraziť všetky rozmerové výstupy pri konkrétnom výrobku, vrátane cubingu, meracieho strediska a ďalších. Filozofia výrobcov ScanBox v otázke zdieľania dát plne zodpovedá našim potrebám,“ pochvaľuje si Petr Vrabec.

Kto meral pred ScanBoxom

Prácu ScanBoxu predtým zastával systém ATOS Triple Scan. Skenovacia hlava je v jeho prípade umiestnená na 7-osom stojane a každá poloha snímania sa musí nastaviť ručne. Výhoda automatizácie u ScanBoxu nie je len v niekoľkonásobne vyššej rýchlosti, ale aj v tom, že sa meria vždy z rovnakej pozície, takže jednotlivé merania je možné vzájomne porovnávať. „Ako vnímam zvyšujúce sa požiadavky našich zákazníkov na rýchlosť analýz a na spätnú väzbu v prípade reklamácií, je toto prirodzený technický vývoj v odbore merania. ScanBox sme kúpili vo chvíli, keď sme potrebovali navýšiť kapacity nášho meracieho strediska. Už nestačí merať jedny alebo dvoje dvere za smenu, potrebujeme ich stihnúť 10 alebo aj viac. Do budúcnosti bude automatizácia merania, ako ju prezentuje ScanBox, štandardom a nutnosťou,“ hovorí pán Šteiner. „Naši zákazníci sa zaujímajú, čím sme vybavení a čo všetko vieme,

Ako je ťažké ScanBox obsluhovať

Robotizovaný prístroj už vyžaduje odbornú obsluhu, ako si s tým v Magna Exteriors poradili zhŕňa Adam Šteiner: „Čo sa týka vlastného merania a ovládania programu, mali sme už niekoľkoročnú prax z Triple Scan. Nové bolo ovládanie robota, ktoré prebieha priamo z meracieho softvéru. My iba definujeme pozície merania a softvér si prepočíta dráhy, ako sa na danú pozíciu dostať.“ Dodávateľ zariadenia, firma MCAE Systems s pobočkami v Kuřimi, Mladej Boleslavi a na Slovensku, poskytla dvom technikom dvojdňové školenie. Ovládanie im rýchlo prešlo do krvi a počas prvého mesiaca boli schopní napísať aj pomerne zložité programy pre všetky merané diely, vrátane tých najkomplexnejších. Pán Šteiner má možnosť porovnania: „V Magna Exteriors pracujeme s radom 3D meracích zariadení od popredných svetových dodávateľov, vrátane dotykového CNC systému a 3D meracích ramien. Každé zariadenie je niečím unikátne a špecifické. Robotické 3D meranie nám ale v súčasnej dobe príde najefektívnejšie a dáva obrovský náskok pred konkurenciou, ktorá túto technológiu zatiaľ nevyužíva. Ovládanie ScanBoxu je príjemné a intuitívne. Pri výpočte dráh počíta s obmedzeným priestorom, stráži si predpísané dojazdy a využitie priemyselného robota je vďaka tomu jednoduché a úplne bezpečné.“

Čo sa stane, keď...

Predpokladom dobrej spolupráce je aj kvalitne vyriešený servis. Pokiaľ nastane so ScanBoxom problém, začne ho firma MCAE Systems riešiť v najbližšej možnej dobe, pričom do 24 hodín musí prísť s návrhom riešenia. Reálne zatiaľ riešili len jeden incident, pri ktorom sa svetelná brána „zasekla“ v režime zopnuté, takže sa robot nerozbehol. Závadu sa ale podarilo vyriešiť na základe telefonickej konzultácie ešte skôr, ako dorazil technik MCAE Systems z Mladej Boleslavi.

Spoluprácu s MCAE Systems hodnotí Adam Šteiner veľmi dobre: „Za tri roky, kedy pracujem na meracom stredisku a s GOMom denne meriam, je spolupráca príkladná. Môžem porovnávať s inými značkami, ktoré tu máme, a v situáciách, keď MCAE Systems reaguje okamžite, sú reakcie ostatných oveľa pomalšie.“

A ako to vidí dodávateľ

Prvé zariadenie dodala firma MCAE Systems do Liberca v roku 2012, kedy Magna Exteriors na požiadavku zákazníka kupovala 3D skener GOM ATOS Triple Scan. Zároveň vybavili svoju internú skúšobňu výrobkov na deformačné meranie systémom TRITOP, ktorým sledujú výrobky testované na namáhanie či zmeny rozmerov vplyvom teploty. Nový ATOS ScanBox 6 je teraz v ostrej prevádzke už pol roka.

Na spoluprácu musia byť vždy dvaja, takže záverečné slovo patrí Ambrózovi Bothovi, obchodnému a technickému zástupcovi firmy MCAE Systems: „Magna Exteriors pristupuje k zákazkám veľmi komplexne, procesní inžinieri vždy úzko spolupracujú s meracím strediskom. To kladie vysoké požiadavky na vedomosti a skúsenosti meracích technikov, ale tento senzačný tím ľudí náročné úlohy dobre zvláda. Pre mňa je každá spolupráca s nimi radosť a výzva.“