Automatizované optické měření jako motor modernizace a inovace

Přední výrobce automobilů společnost ŠKODA AUTO je již 30 let součástí koncernu Volkswagen. Během té doby se vyvinula v silnou a mezinárodně úspěšnou společnost nabízející deset různých modelových řad vozů na světových trzích. S nastupujícím trendem čisté mobility plánuje své portfolio dále rozšiřovat, a to nejen o elektromobily.

ŠKODA AUTO sídlí v Mladé Boleslavi v České republice, kde se nachází také jeden z jejích hlavních výrobních závodů. Další dva se nacházejí v Kvasinách a ve Vrchlabí. Vozidla nesoucí logo okřídleného šípu se vyrábějí také v Číně, Rusku, na Slovensku a Indii, většinou prostřednictvím koncernových partnerství, a na Ukrajině ve spolupráci s lokálním partnerem. 

Hexagon a ŠKODA AUTO jsou partneři v oblasti měření již desítky let. Důvěra v technologie Hexagon a vzájemná spolupráce se však posunula ještě na vyšší úroveň na konci roku 2018, kdy společnosti uzavřely memorandum o porozumění a vzájemné spolupráci, jehož záměrem byl přechod z dotekového principu měření na optické systémy. Tím bylo dosaženo zvýšení kapacity měření a jeho zkvalitnění a zároveň digitalizace výstupů z měřicích zařízení.
Výsledkem společné práce je několik dílčích modernizací souřadnicových měřicích strojů, ale především unikátní instalace dvou plně automatizovaných inteligentních měřicích buněk pro měrové středisko v Mladé Boleslavi.

Efektivní offline programování robotického měření

Z hlediska softwaru jsou měřicí buňky vybavené Hexagon metrologickým softwarem PC-DMIS, ostatně jako ve všech výrobních závodech ŠKODA AUTO v České republice. Využívání jednotného softwaru napříč celým závodem má kromě praktických výhod, jakou je například jednotná integrace měřicích principů VW přímo do PC-DMIS, i technickou přidanou hodnotu a tou je možnost offline přípravy měřicích programů.

Výrazný posun ve vývoji tohoto softwaru v posledních letech umožnil naplno využít výhod offline programování, kterého využívá i obsluha nových měřicích buněk. Díky offline programování v PC-DMIS totiž dokážou velice rychle začít s měřením při náběhu nových dílů. 

Doposud ŠKODA AUTO využívala offline programování pouze v omezené míře, typicky pro dotykové měření na souřadnicových měřicích strojích. S novým softwarem HxGN Robotic Automation, který společnost Hexagon oficiálně uvedla na trh v roce 2021, však lze tuto funkcionalitu v rámci systému PC-DMIS naplno využít i u optického automatizovaného měření.

“Software HxGN Robotic Automation výrazně zkracuje dobu potřebnou pro offline programování robotického měření a odladění měřicích programů v zařízení“, říká Martin Jehlička, vedoucí měrového střediska v Mladé Boleslavi, který je zodpovědný za měřicí technologie v oblasti výroby automobilů. “Výsledky porovnávacích měření potvrdily efektivitu nového řešení a jsou dobrým předpokladem pro implementaci tohoto softwaru na další měřicí úlohy robotizovaných měřicích strojů."

“Plně robotizované měřicí buňky Hexagon jsou prvním zhmotněním naší spolupráce v oblasti optického měření, již nyní je ale jasné, že je to jen začátek. Rádi bychom co nejdříve pokračovali v dalších projektech a software HxGN Robotic Automation využili pro in-line a at-line měření.”

Inteligentní řešení šité na míru

Zajištění plně automatizované kontroly rozměrů, tvarů a pozice měřených prvků bylo poté již jen záležitostí programování s využitím unikátní kombinace integrovaného příslušenství Hexagon do této buňky – od vzájemně propojeného metrologického a programovacího softwaru, zvolených rotačních stolů a flexibilních upínacích přípravků až po novou architekturu řídícího systému buňky. Ten zajišťuje rychlou výměnu dat mezi všemi periferiemi a umožňuje tak automatickou tvorbu měřicích programů na základě CAD dat dílů a přípravků, simulace měření, precizní ustavení upínacích přípravků dle referenčních bodů a v neposlední řadě rychlé vyhodnocení velkého objemu skenovaných dat do grafické prezentace výsledků měření.“  
Koncept robotických měřicích buněk vznikl na základě úzké spolupráce společností ŠKODA AUTO a Hexagon a výsledné řešení, které bylo instalováno během několika měsíců, je prototypem přizpůsobeným speciálně potřebám měrového střediska v Mladé Boleslavi. Systém byl navržen tak, aby byl univerzální a poskytoval co největší variabilitu. Buňky jsou proto vybaveny zásobníkem pro výměnu nástrojů, který umožňuje přímé automatické přepínání mezi vysokorychlostním skenováním a přesnějším dotykovým měřením. Tato variabilita umožňuje trvalou dostupnost i některých složitě přístupných měřicích bodů, např. otvorů, a to způsobem, který by jednoduše u méně individuálního řešení nebyl možný.

Rozšířené využití pro upínací systém FIVE U-nique

Inteligentní buňky obsahují také dvě pracovní stanice s rotačními stoly, které využívají flexibilní magnetický upínací systém FIVE U-nique pro rychlé přenastavení polohy podpěr na referenční body výlisků, a to pro neomezený počet měřených dílů. Systém poskytuje značnou flexibilitu a variabilitu díky rychlosti ustavení.

Referenční poloha každé podpěry je totiž automaticky určena z CAD dat dílu. Do této polohy najíždí robot se speciálním nástrojem ze zásobníku a určuje tak konečnou polohu a výšku podpěry pro umístění upínacích modulů. Díky tomu je zajištěno rychlé přenastavení přípravků pro všechny měřené díly, což významně snižuje finanční nároky na jejich nezbytné pořízení, ale i samotné skladování.

Přesnost rozmístění přípravků je dána přesností měřicího systému, v tomto případě laserového trackeru a skeneru, který zaměří polohu robota pro ustavení podpěr a následnou iterací zajistí dosažení nulové odchylky od referenční polohy bodů měřeného dílu. Systém Hexagon Five U-nique není novinkou, ale doposud se používal k ustavení dílů výhradně v souřadnicových měřicích strojích. Při realizaci tohoto projektu jsme však vyvinuli společně se ŠKODA AUTO řešení i pro robota.

Servis a podpora jako standard

Instalace na míru navrženého řešení automatizované kontroly s využitím laser trackerů by byla náročná sama o sobě. V tomto případě instalaci komplikovala navíc i pandemie covid-19. Avšak díky profesionálnímu přístupu a znalostem lokálních zástupců společnosti Hexagon se podařilo projekt úspěšně realizovat. 
Ostatně trvalá podpora Hexagon týmu servisních techniků a aplikačních inženýrů, stejně jako systém školení, jsou ze strany ŠKODA AUTO často zmiňovaným důvodem silného partnerství s naší společností.