Automatisierte optische Messungen als Motor für Modernisierung und Innovation

Zwei neue Robotermesszellen von Hexagon repräsentieren eine neue Generation innovativer automatisierter optischer 3D-Messungen in der gesamten Volkswagen Gruppe.

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Intelligente Messautomatisierung im Fahrzeugbau mit ŠKODA AUTO

Der führende Fahrzeughersteller ŠKODA AUTO ist nun bereits seit 30 Jahren Teil der Volkswagen Gruppe. Während dieser Zeit entwickelte sich die Firma in ein leistungsstarkes und international erfolgreiches Unternehmen, das mittlerweile weltweit zehn unterschiedliche Fahrzeuglinien anbietet. Mit der Entwicklung hin zur sauberen Mobilität plant ŠKODA sein Portfolio weiter auszubauen und das nicht nur in Bezug auf Elektrofahrzeuge.

ŠKODA AUTO betreibt in der Tschechischen Republik drei Standorte: das Hauptwerk in Mladá Boleslav sowie zwei weitere in Kvasiny und Vrchlabí. Die Fahrzeuge mit dem geflügelten Pfeil werden auch in China, Russland, der Slowakei und Indien, primär im Rahmen von Gruppen-Partnerschaften, sowie mit einem lokalen Partner in der Ukraine produziert. 

Leading automotive manufacturer ŠKODA AUTO has now been a part of the Volkswagen Group for 30 years. During this time, it has developed into a strong and internationally successful company offering ten different vehicle model lines across worldwide markets. With the emerging trend of clean mobility, it plans to further expand its portfolio, and not only with electric cars.

ŠKODA AUTO operates at three sites in the Czech Republic. The main factory is located in Mladá Boleslav, with the other two to be found in Kvasiny and Vrchlabí. Vehicles bearing the winged arrow logo are also manufactured in China, Russia, Slovakia and India, primarily through Group partnerships, as well as in Ukraine with a local partner.

Hexagon and ŠKODA AUTO

Hexagon und ŠKODA AUTO sind bereits seit Jahrzehnten Partner im Bereich der industriellen Messtechnik. Die langjährige Zusammenarbeit vertiefte sich Ende 2018 mit einer gemeinsamen Vereinbarung, ŠKODA AUTO bei der Umstellung ihrer Inspektionsprozesse von taktilen Messungen auf optische 3D-Systeme zu unterstützen.

Dank eines spezifischen Programms ließen sich nicht nur deutliche Verbesserungen bei der Messkapazität und der -qualität erzielen, sondern die Ausgaben der Messgeräte digitalisieren. Erreicht wurde dies zum einen durch die Modernisierung verschiedener vorhandener Koordinatenmessgeräte (KMG), vor allem jedoch durch die Installation zweier vollautomatischer intelligenter Messzellen im Messzentrum in Mladá Boleslav.

Effektive Offline-Programmierung robotergestützter Messungen

Die Messzelle ist mit Hexagons führender Messsoftwareplattform PC-DMIS ausgestattet – mit derselben Softwarelösung, die in allen Werken von ŠKODA AUTO in der Tschechischen Republik zum Einsatz kommt. Die Nutzung nur einer Softwareplattform in allen Werken hat eine Reihe praktischer Vorteile, wie z. B. die einheitliche Integration der Messprinzipien der VW Gruppe direkt in PC-DMIS. Ein weiterer technischer Mehrwert liegt in der Möglichkeit, Messprogramme offline zu erstellen.

Dank der deutlichen Neuausrichtung der Entwicklung von PC-DMIS in den letzten Jahren lassen sich die Vorteile der Offline-Programmierung nun voll ausschöpfen. Die Bediener der neuen Messzellen in Mladá Boleslav nutzen verfügbare Kapazität bestmöglich und können bei Produktionsstart neuer Teile zügig mit den Messungen beginnen.

Bisher nutzte ŠKODA AUTO die Offline-Programmierung nur eingeschränkt für taktile Messungen auf traditionellen KMGs. Mit der 2021 offiziell von Hexagon eingeführten neuen HxGN Robotic Automation Software jedoch, lässt sich diese PC-DMIS-Funktion im Zusammenhang mit robotergestützten optischen Messungen wesentlich effektiver nutzen.

 

T Scan

“Die HxGN Robotic Automation Software reduziert die für die Offline-Programmierung einzuplanende Zeit sowie die Fehlersuche bei Messprogrammen erheblich”, sagt Martin Jehlička, Leiter des Messzentrums in Mladá Boleslav und verantwortlich für Messtechnologien im Bereich Fahrzeugfertigung. “Die Ergebnisse der Vergleichsmessungen bestätigten die Effizienz der neuen Lösung und bieten gute Voraussetzungen für die Implementierung dieser Software für weitere Einsatzgebiete robotergestützter Messmaschinen.”

“Hexagons vollständig robotergestützte Messzellen sind das erste konkrete Beispiel unserer Zusammenarbeit im Bereich optische Messungen. Es wird jedoch bereits jetzt deutlich, dass die Zusammenarbeit sich auf diesem Gebiet noch intensivieren wird. Wir wünschen uns weitere Projekte für die nahe Zukunft und wollen die HxGN Robotic Automation Software auch für fertigungsintegrierte und -nahe Messungen nutzen.” 

Kundenspezifische intelligente Lösung

Die Messzelle selbst basiert auf robotergestützten absoluten Messungen und nutzt die großen Messvolumen von Hexagons hochmoderner Laser-Tracker- und 3D-Laserscanner-Technologie.

“Diese Systeme sind der Schlüssel zu produktiven und hochpräzisen Robotermessungen“, erläutert Jaroslav Veselý, der die Hexagon Manufacturing Intelligence Division in der Tschechischen Republik leitet. “Der Leica Absolute Tracker AT960 verfügt standardmäßig über sechs Freiheitsgrade (6DoF) und misst unter Einsatz eines 3D-Laserscanners oder eines Tasters aus einer Entfernung von 60 Metern.”

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“Die vollautomatische Kontrolle der Maße, Formen und Positionen der gemessenen Elemente ist dann nur noch eine Frage der Programmierung. Diese erfolgt mithilfe einer einzigartigen Kombination von integriertem Hexagon-Zubehör innerhalb der Zelle – von vernetzter Mess- und Programmiersoftware, ausgewählten Drehtischen und flexiblen Vorrichtungen bis hin zur neuen Architektur des Zellensteuerungssystems. Die Konfiguration des Systems gewährleistet einen schnellen Datenaustausch zwischen allen Peripheriegeräten sowie die automatische Erstellung von Messprogrammen auf der Grundlage von CAD-Daten von Teilen und Vorrichtungen. Zudem erlaubt sie Messsimulationen, die präzise Positionierung von Aufspannvorrichtungen entsprechend der Bezugspunkte und nicht zuletzt die rasche Auswertung großer Scandatenvolumen in Form von grafisch dargestellten Messergebnissen.”

 
Das Konzept für die in Mladá Boleslav installierten Robotermesszelle entstand in enger Zusammenarbeit von ŠKODA AUTO und Hexagon. Die resultierende Lösung, die innerhalb weniger Monate installiert wurde, ist ein speziell auf die Erfordernisse des dortigen Messzentrums zugeschnittener Prototyp. Das System wurde auf die vielseitigen Aufgabenstellung des Zentrums ausgelegt und verfügt daher über eine integrierte Werkzeugwechseleinrichtung für einen direkten automatisierten Wechsel zwischen High-Speed-Scanning und taktilen Messungen. Diese Variabilität des Systems gestattet Messungen schwer zugänglicher Bereiche, wie beispielsweise Öffnungen, die mit einer weniger maßgeschneiderte Lösung so nicht möglich wären.

Erweiterte Einsatzmöglichkeiten für das Aufspannsystem FIVE U-nique

Die intelligenten Zellen sind mit zwei Arbeitsstationen mit Drehtischen ausgestattet, auf denen das flexible magnetische Aufspannsystem FIVE U-nique zum Einsatz kommt. Dank dieses Systems lassen sich rasch präzise Aufspannungen für eine unbegrenzte Anzahl an Teilekonfigurationen aufbauen, die das Werkstück fixieren und einen Bezugspunkt liefern. Das Aufspannsystem FIVE U-nique trägt aufgrund seiner verkürzten Installationszeiten, die einen raschen Wechsel zwischen den Konfigurationen erlauben, wesentlich zur Flexibilität automatisierter Messprozesse bei.

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Die Bezugsposition jeder bestückten Vorrichtung wird mithilfe der CAD-Daten des Teils automatisch bestimmt. Der Roboter nimmt diese Position mit einem Spezialwerkzeug aus der Werkzeugwechseleinrichtung ein und bestimmt so die endgültige Position und Höhe der Vorrichtung für die Lage. Dadurch ist ein rasches Neueinrichten der Vorrichtungen für alle zu messenden Teile gewährleistet, was den finanziellen Aufwand für die Anschaffung und Lagerung einzelner fest konfigurierter Vorrichtungen für jedes Teil deutlich reduziert.

 
Die Genauigkeit der Vorrichtung hängt von der Präzision des Messsystems ab. In diesem Fall handelt es sich um einen hochgenauen Laser Tracker und einen Laserscanner. Während der Positionierung der bestückten Vorrichtungen misst dieses System die Position des Roboters. Durch Wiederholung werden jegliche Abweichungen von der Bezugsposition ausgeschlossen. Das bewährte System FIVE U-nique kam bisher nur bei der Teilepositionierung auf Koordinatenmessgeräten zum Einsatz. Dieses neue, speziell für ŠKODA AUTO entwickelte Konzept demonstriert nun deutlich die Rolle, die diese bewährte Lösung auch in der Welt der intelligenten Fertigung spielen kann.

Service und Support als Standard

Bereits die Installation einer kundenspezifischen automatischen Kontrollmesslösung mit Lasertrackern ist eine große Herausforderung. In diesem Fall jedoch, gestaltete sich die Installation aufgrund der Covid-19-Pandemie noch komplizierter. Dank der professionellen Arbeitsweise und sowie der Expertise der lokalen Hexagon-Mitarbeiter wurde das Projekt jedoch innerhalb eines akzeptablen Zeitrahmens erfolgreich umgesetzt.
 
Auch nach Abschluss dieses erfolgreichen Projekts kann sich ŠKODA AUTO auf die starke Partnerschaft mit Hexagon verlassen. Dazu trägt auch der kontinuierliche Support der Service- und Anwendungstechniker von Hexagon bei sowie das leicht zugängliche und benutzerfreundliche Schulungssystem.

Die HxGN Robotic Automation Software reduziert die für die Offline-Programmierung erforderliche Zeit sowie die Fehlersuche bei Messprogrammen erheblich.