Abriendo nuevos caminos en el montaje asistido por metrología
por Andreas Rietdorf
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En los últimos años, he tenido la suerte de participar en un proyecto muy interesante con el gigante de la energía eólica Siemens Gamesa. Se trataba de encontrar una solución para la medición y la alineación de los grandes estatores utilizados en las turbinas eólicas que la empresa producía en su fábrica de Cuxhaven, en el norte de Alemania.
El proyecto comenzó con la participación de Marius Fuerst-Sylvester, ingeniero de calibración en el equipo de operaciones offshore de la planta de Cuxhaven. Marius trabaja en Siemens Gamesa desde aproximadamente 2017, aunque su experiencia en metrología se remonta a mucho antes. Cuenta con un largo historial de trabajo con sistemas de fotogrametría y escaneo de luz estructurada, y en particular ha obtenido mucha experiencia trabajando con las soluciones de fotogrametría de la serie DPA de Hexagon.
De hecho, Marius desempeñó un papel decisivo en la transición de las instalaciones de Siemens Gamesa en Cuxhaven a nuestra tecnología de fotogrametría de la serie DPA en cuanto se incorporó al equipo, impulsado por sus buenas experiencias anteriores con el sistema y sus buenas relaciones con el personal de Hexagon. La introducción de la tecnología de fotogrametría de Hexagon en Cuxhaven es lo que hizo que nuestro equipo estuviera muy familiarizado con el lugar, el equipo del proyecto y las aplicaciones que eran importantes para ellos.
Así que la génesis de este proyecto fue en 2018 cuando Marius me llamó con una idea. Fue directamente al grano y me dijo que quería tener un sistema de medición dinámica en combinación con un dispositivo de medición absoluta que le permitiera medir y alinear correctamente estos enormes estatores mientras se instalaban. Conocía el sistema que utilizaban actualmente, que consistía en dos sistemas móviles de fotogrametría de nuestra serie DPA, y me explicó cómo esto hacía que el proceso fuera extremadamente lento y con un gran riesgo de que el operario cometiera errores.
Su objetivo era aprovechar los aspectos positivos del sistema de fotogrametría que tenían instalado introduciendo un sistema de coordenadas que ayudara a la alineación y un elemento automatizado que pudiera mejorar aún más la productividad. Aunque toda esta idea era algo "fuera de lo común", dentro de ese contexto me pareció que un láser tracker sería la tecnología "obvia" para añadir de alguna manera a este sistema para ofrecer el componente de posicionamiento absoluto. Pero esto era algo que nunca habíamos hecho en Hexagon, y no había planes para desarrollar un sistema de este tipo en la empresa.
Puse a Marius en contacto con nuestro equipo de desarrollo de negocios para comentar esa posibilidad más adelante, y para ser honesto no esperaba escuchar nada más sobre el "proyecto" durante meses, en tal caso. Pero un día después recibí otra llamada, esta vez de mi compañero Timo Dillemuth, de Gestión de productos y desarrollo empresarial. Ya había hablado con Marius, de Siemens Gamesa, y estaba muy entusiasmado con la idea. Se adaptaba bien a nuestro objetivo de desarrollar tecnologías de ensamblaje asistidas por metrología, y la empresa era consciente del lanzamiento de un producto de la competencia para aplicaciones similares que funcionaba sin un componente de láser tracker. Todo eso significaba que teníamos luz verde para seguir adelante y empezar a pensar en las realidades de ese sistema.
Inicialmente tuvimos la idea de aunar dos sistemas MoveInspect XR8, tal vez un riel, poner algunos objetivos detrás y seguir estos objetivos con un láser tracker. Pero las dimensiones del estator no encajaban en el campo de visión del sistema XR8: necesitábamos algo más grande.
En los cinco o seis años anteriores, habíamos desarrollado varios sistemas de fotogrametría para la industria aeroespacial en Alemania, construidos con cámaras montadas en un marco de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) diseñado a medida. Esta parecía la solución perfecta: el tamaño del bastidor a medida nos permitía construir un sistema con el mayor campo de visión que Siemens Gamesa necesitaba, mientras que ya sabíamos que la construcción en CFRP aportaría la rigidez necesaria para garantizar la fiabilidad en ese mayor tamaño.
Llevamos estas ideas aproximadas a una reunión inicial en Cuxhaven en junio de 2019. Preparé algunas diapositivas con nada más que una idea en ese momento, junto con un boceto muy básico que acababa de dibujar a mano en mi tableta. Y esa idea, con algunas modificaciones, fue esencialmente el sistema que finalmente produjimos, que implicaba la rotación del estator frente a un marco fijo montado con cámaras y un tracker para alinear las mediciones dentro de un sistema de coordenadas creado por una constelación de reflectores de gran angular montados: una solución de tecnología híbrida que creemos que es la primera creada de este tipo. Puede leer más detalles sobre el proyecto aquí.
Y así fue como empezó: seis meses después se acordó el proyecto y empezamos a desarrollar nuestros prototipos. Ahora estamos en 2021 y, a pesar de todo este último año, el sistema finalizado está instalado y operativo en Cuxhaven, con resultados muy positivos hasta la fecha.
Creo que lo más importante para poner en marcha este proyecto y convertirlo en un éxito fueron las sólidas y positivas relaciones interpersonales entre los miembros del equipo aquí en Hexagon y en Siemens Gamesa en Cuxhaven. Y también fue vital que Marius comprendiera muy bien las ventajas de basar el sistema en la fotogrametría y lo que podíamos y no podíamos hacer con nuestra tecnología.
Lo que hemos conseguido es un sistema muy eficiente. La tecnología de fotogrametría, utilizada en combinación con el láser tracker, crea un sistema de medición perfecto para este tipo de aplicaciones. Podemos medir varios puntos al mismo tiempo, lo que nos permite alinear perfectamente estos grandes componentes flexibles del estator dentro del sistema de referencia de coordenadas global proporcionado por el tracker y los reflectores.
El proyecto comenzó con la participación de Marius Fuerst-Sylvester, ingeniero de calibración en el equipo de operaciones offshore de la planta de Cuxhaven. Marius trabaja en Siemens Gamesa desde aproximadamente 2017, aunque su experiencia en metrología se remonta a mucho antes. Cuenta con un largo historial de trabajo con sistemas de fotogrametría y escaneo de luz estructurada, y en particular ha obtenido mucha experiencia trabajando con las soluciones de fotogrametría de la serie DPA de Hexagon.
De hecho, Marius desempeñó un papel decisivo en la transición de las instalaciones de Siemens Gamesa en Cuxhaven a nuestra tecnología de fotogrametría de la serie DPA en cuanto se incorporó al equipo, impulsado por sus buenas experiencias anteriores con el sistema y sus buenas relaciones con el personal de Hexagon. La introducción de la tecnología de fotogrametría de Hexagon en Cuxhaven es lo que hizo que nuestro equipo estuviera muy familiarizado con el lugar, el equipo del proyecto y las aplicaciones que eran importantes para ellos.
Así que la génesis de este proyecto fue en 2018 cuando Marius me llamó con una idea. Fue directamente al grano y me dijo que quería tener un sistema de medición dinámica en combinación con un dispositivo de medición absoluta que le permitiera medir y alinear correctamente estos enormes estatores mientras se instalaban. Conocía el sistema que utilizaban actualmente, que consistía en dos sistemas móviles de fotogrametría de nuestra serie DPA, y me explicó cómo esto hacía que el proceso fuera extremadamente lento y con un gran riesgo de que el operario cometiera errores.
Su objetivo era aprovechar los aspectos positivos del sistema de fotogrametría que tenían instalado introduciendo un sistema de coordenadas que ayudara a la alineación y un elemento automatizado que pudiera mejorar aún más la productividad. Aunque toda esta idea era algo "fuera de lo común", dentro de ese contexto me pareció que un láser tracker sería la tecnología "obvia" para añadir de alguna manera a este sistema para ofrecer el componente de posicionamiento absoluto. Pero esto era algo que nunca habíamos hecho en Hexagon, y no había planes para desarrollar un sistema de este tipo en la empresa.
Puse a Marius en contacto con nuestro equipo de desarrollo de negocios para comentar esa posibilidad más adelante, y para ser honesto no esperaba escuchar nada más sobre el "proyecto" durante meses, en tal caso. Pero un día después recibí otra llamada, esta vez de mi compañero Timo Dillemuth, de Gestión de productos y desarrollo empresarial. Ya había hablado con Marius, de Siemens Gamesa, y estaba muy entusiasmado con la idea. Se adaptaba bien a nuestro objetivo de desarrollar tecnologías de ensamblaje asistidas por metrología, y la empresa era consciente del lanzamiento de un producto de la competencia para aplicaciones similares que funcionaba sin un componente de láser tracker. Todo eso significaba que teníamos luz verde para seguir adelante y empezar a pensar en las realidades de ese sistema.
Inicialmente tuvimos la idea de aunar dos sistemas MoveInspect XR8, tal vez un riel, poner algunos objetivos detrás y seguir estos objetivos con un láser tracker. Pero las dimensiones del estator no encajaban en el campo de visión del sistema XR8: necesitábamos algo más grande.
En los cinco o seis años anteriores, habíamos desarrollado varios sistemas de fotogrametría para la industria aeroespacial en Alemania, construidos con cámaras montadas en un marco de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) diseñado a medida. Esta parecía la solución perfecta: el tamaño del bastidor a medida nos permitía construir un sistema con el mayor campo de visión que Siemens Gamesa necesitaba, mientras que ya sabíamos que la construcción en CFRP aportaría la rigidez necesaria para garantizar la fiabilidad en ese mayor tamaño.
Llevamos estas ideas aproximadas a una reunión inicial en Cuxhaven en junio de 2019. Preparé algunas diapositivas con nada más que una idea en ese momento, junto con un boceto muy básico que acababa de dibujar a mano en mi tableta. Y esa idea, con algunas modificaciones, fue esencialmente el sistema que finalmente produjimos, que implicaba la rotación del estator frente a un marco fijo montado con cámaras y un tracker para alinear las mediciones dentro de un sistema de coordenadas creado por una constelación de reflectores de gran angular montados: una solución de tecnología híbrida que creemos que es la primera creada de este tipo. Puede leer más detalles sobre el proyecto aquí.
Y así fue como empezó: seis meses después se acordó el proyecto y empezamos a desarrollar nuestros prototipos. Ahora estamos en 2021 y, a pesar de todo este último año, el sistema finalizado está instalado y operativo en Cuxhaven, con resultados muy positivos hasta la fecha.
Creo que lo más importante para poner en marcha este proyecto y convertirlo en un éxito fueron las sólidas y positivas relaciones interpersonales entre los miembros del equipo aquí en Hexagon y en Siemens Gamesa en Cuxhaven. Y también fue vital que Marius comprendiera muy bien las ventajas de basar el sistema en la fotogrametría y lo que podíamos y no podíamos hacer con nuestra tecnología.
Lo que hemos conseguido es un sistema muy eficiente. La tecnología de fotogrametría, utilizada en combinación con el láser tracker, crea un sistema de medición perfecto para este tipo de aplicaciones. Podemos medir varios puntos al mismo tiempo, lo que nos permite alinear perfectamente estos grandes componentes flexibles del estator dentro del sistema de referencia de coordenadas global proporcionado por el tracker y los reflectores.
