Zrobotyzowane stanowiska pomiarowe z systemami GapGun PRO i VECTRO

Zastępowanie człowieka przez roboty w pracach uciążliwych, niebezpiecznych czy monotonnych nie jest w przemyśle nowym zjawiskiem. W ostatnich latach obserwuje się jednak popularyzację tego trendu, a dzięki pojawieniu się cobotów (robotów współpracujących) takie rozwiązania przestają być kojarzone z ciężkimi maszynami oddzielonymi w klatce od strefy pracy człowieka. Spora w tym zasługa duńskiej firmy Universal Robots. Jej produkty wspomagają operatorów linii produkcyjnych niemal w każdej gałęzi przemysłu. Dzięki wysokiej powtarzalności pozycjonowania oraz łatwości programowania możliwe stało się także wykorzystanie robotów w precyzyjnych zadaniach pomiarowych.

Na początku 2019 r. firma Metrica wprowadziła do swojej oferty przełomowe zrobotyzowane stanowiska pomiarowe, które pozwalają na ogromne przyspieszenie pomiarów wykonywanych tradycyjnymi metodami, a jednocześnie wzrost dokładności w realizacji wymagających zadań pomiarowych. Robot może pracować w trybie klasycznym, a więc przy pełnej prędkości, i być zintegrowany z linią produkcyjną, bądź też w trybie współpracującym – zainstalowany w laboratorium, obok stanowiska metrologa, bez konieczności stosowania klatki bezpieczeństwa. Jako integratorzy urządzenia specjaliści z firmy Metrica zapewniają, że jego budowa jest zgodna z wymaganiami dyrektyw UE, co potwierdza nadanie każdej instalacji indywidualnego znaku CE.

Stanowiska są projektowane zgodnie z potrzebami klienta. Instalacja może być zintegrowana z istniejącą linią produkcyjną lub być samodzielną konstrukcją, wyposażoną w stały stół pomiarowy, dopasowany do docelowych wyrobów. Możliwe są także instalacje ze stołem obrotowym.

Rozwiązanie firmy Metrica opiera się na laserowym systemie pomiarowym VECTRO, który jest elementem odpowiedzialnym za bezstykowe pomiary cech z wysoką dokładnością. Ramię robota dostarcza głowicę pomiarową w odpowiednie miejsce nad detalem, po czym w kilka sekund wykonywany jest pomiar. Następnie robot przesuwa głowicę do kolejnego punktu pomiarowego i cały cykl powtarza się aż do zakończenia planu.

 

Rys. 1. Robot współpracujący wyposażony w laserową głowicę pomiarową z systemem VECTRO

 

Programowanie robota i systemu VECTRO jest bardzo proste. Zastosowanie robotów Universal Robots nie wymaga wiedzy programistycznej – wystarczy przesunąć głowicę urządzenia w odpowiednie miejsce ręką. Punkt zostanie zapisany, po czym w ten sam sposób następuje zmiana pozycji – przesunięcie do kolejnego punktu pomiarowego. Wyniki można wyeksportować w formie liczbowej lub zaawansowanego raportu wraz z graficzną analizą kształtu do dalszej jego oceny.

Typowe zadania, które może realizować system – ich jakość potwierdziły znakomite wyniki analiz R&R – to pomiary lokalnych cech 1D i 2D, takich jak:

• szczeliny i licowania (Gap & Flush),
• zatępienia krawędzi (BSE – break sharp edge) w formie fazek bądź promieni,
• promienie od 0,1 mm,
• kąty,
• wymiary spoin i zgrzewów (szerokość i wysokość lica),
• zadziory i uszkodzenia krawędzi,
• wady materiału,
• jakość nitowania (wysokość, szerokość).

 

 

Wykorzystanie zrobotyzowanych stanowisk pomiarowych w pomiarach zatępienia krawędzi

Pomiary zatępienia krawędzi są istotnym elementem zapewnienia jakości komponentów w takich branżach, jak lotnictwo czy automotive. Obecność ostrych krawędzi w komponentach, które pracują z wysoką prędkością obrotową lub pod wysokim ciśnieniem, może prowadzić do skrócenia żywotności produktu i uszkodzenia współpracujących części. Z tego względu pomiary tych niewielkich, często trudnych do oceny charakterystyk stają się coraz ważniejszym etapem projektowania.

Zatępienie krawędzi określa sposób, w jaki jedna po-wierzchnia przechodzi w drugą. Ostre krawędzie są usuwane przez wprowadzenie promienia o niewielkiej wartości lub fazki w miejscu łączenia powierzchni. Fazka jest cechą z odpowiednim wymiarem długości i kąta powierzchni sfazowanej, podczas gdy parametr BSE jest najczęściej określany przez promień nominalny lub jako wielkość obszaru pozbawionego zadziorów, wyrażona warunkami MIN i MAX względem nominalnego kształtu.

W zależności od rozmiaru i dostępności do mierzonej powierzchni stosuje się różne metody pomiaru krawędzi. Duże, proste i łatwo dostępne cechy ocenia się prostymi przyrządami suwmiarkowymi – fazomierzami czy też czujnikowymi przyrządami przystosowanymi do wielkości zatępienia przy określonym kącie fazy. Metody te są jednak relatywnie mało dokładne i należy je uznać za zgrubne. Zdecydowanie lepsze efekty daje zastosowanie maszyn współrzędnościowych czy projektorów pomiarowych i mikroskopów. Tu jednak pojawiają się często problemy z dostępem do cechy i gabarytami detalu, co prowadzi do konieczności stosowania mas plastycznych do odwzorowania powierzchni mierzonej następnie na projektorze. Wszystkie te metody wprowadzają do procesu pomiarowego wiele zakłóceń i są czasochłonne.

 

Rys. 2. Wizualizacja wyniku pomiaru zatępienia krawędzi w formie faz

 

Laserowe systemy pomiarowe jako optymalne rozwiązanie do pomiarów krawędzi

Spośród dostępnych na rynku rozwiązań najskuteczniejsze są laserowe systemy pomiarowe, np. uznany na świecie przez firmy z branży lotniczej oraz motoryzacyjnej GapGun PRO. Wiązka lasera przecina krawędź w miejscu pomiaru, kształt krawędzi jest analizowany automatycznie w odniesieniu do zaprogramowanego sposobu pomiaru i natychmiast zwracana jest informacja o spełnieniu bądź przekroczeniu wymagań. Sam pomiar trwa kilka sekund i osiąga powtarzalność rzędu 0,01 mm na wymiarach liniowych.

Urządzenie eliminuje konieczność wykorzystania mas plastycznych i projektorów, czego efektem jest liczona w tysiącach procent oszczędność czasu. Pomiar jest wolny od wpływu operatora, którego rolą jest jedynie dostarczenie urządzenia we właściwe miejsce na detalu. Wyniki są dostępne w formie cyfrowej i mogą być z łatwością wyeksportowane do dowolnego formatu.

Nowością w ofercie firmy Metrica są zautomatyzowane stanowiska z laserowymi głowicami pomiarowymi systemu GapGun PRO, zamontowane na robotach przemysłowych, w tym cobotach Universal Robots. Instalacja stanowiska i jego włączenie w linię produkcyjną umożliwiają natychmiastowe zatrzymanie procesu produkcyjnego w przypadku wykrycia wady.

Głowice pomiarowe systemu GapGun PRO doskonale sobie radzą nawet w pomiarach części z wysokim połyskiem. Zapewniają pełną kontrolę nad jakością i redukcję kosztów.

 

Systemy GapGun PRO i zrobotyzowane stanowiska pomiarowe w branży motoryzacyjnej

Branża motoryzacyjna jest drugim największym po branży lotniczej użytkownikiem systemów firmy Metrica. Setki pracujących na świecie urządzeń przenośnych GapGun PRO potwierdzają ich użyteczność w kontroli jakości połączeń elementów karoserii czy wnętrza pojazdu.

Urządzenia są przystosowane do pracy w warunkach produkcyjnych i umożliwiają wielogodzinną pracę bez konieczności korzystania z komputera. Wbudowane narzędzia pozwalają na kontrolę szczelin i niedopasowania paneli na wiele sposobów, w zależności od definicji wymiaru oraz metody zakończenia powierzchni.

Najnowszym rozwiązaniem stawiającym systemy GapGun PRO i Vectro na czele podobnych rozwiązań są wprowadzone w połowie 2019 r. głowice wykorzystujące laser barwy fioletowej zamiast tradycyjnego czerwonego lasera. Dzięki temu możliwe jest zastosowanie jednej głowicy do pomiaru powierzchni o różnej połyskowości. Urządzenie precyzyjnie mierzy powierzchnie zarówno ciemne i matowe, jak i całkowicie przezroczyste, np. szyby czy klosze reflektorów.

Wszystkie rodzaje głowic są kompatybilne i mogą być stosowane zamiennie w urządzeniu GapGun PRO lub instalacjach zrobotyzowanych, opartych na systemie VECTRO. Dostępne są głowice o polach widzenia 7, 15, 40 i 80 mm.

Dzięki wieloletniemu doświadczeniu firmy Metrica jesteśmy w stanie zaproponować najlepsze rozwiązania dopasowane do potrzeb klienta.