Phòng đo kiểm tự động trong kiểm soát chất lượng linh kiện kim loại tấm

Tương lai của đo lường kết cấu ô tô

Hệ thống đo: Máy quét ATOS, Phần mềm GOM Inspect Professional

Đo kiểm bằng robot tự động trong kiểm soát chất lượng linh kiện kim loại tấm tại BMW

Xưởng dập tại nhà máy Dingolfing của BMW hoạt động dựa trên các hệ thống đo lường quang học bao gồm hệ thống tự động và tiêu chuẩn hóa để đo kiểm các linh kiện kim loại tấm. Tại đây, công nghệ đo tọa độ 3D của hãng GOM thiết lập các tiêu chuẩn hoàn toàn mới giúp tiết kiệm thời gian đáng kể vì thiết bị đo, kĩ thuật tự động hóa và phần mềm đo kiểm đều đến từ một nhà cung cấp. Các quá trình tự động hóa chuyên biệt được phát triển liên tục cùng với sự hợp tác chặt chẽ của BMW.

Khách hàng đặt ra những yêu cầu rất khắt khe đối với các mẫu xe thuộc dòng cao cấp 5, 6, 7 của BMW được sản xuất tại nhà máy Dingolfing. Để đáp ứng các yêu cầu này, BMW triển khai hệ thống đo lường hiện đại cũng như các tiêu chuẩn sản xuất đặc biệt. Chẳng hạn, khi dòng xe BMW 7 đang lưu hành được ra mắt vào năm 2008, phần lớn công nghệ đo tiếp xúc trong xưởng đã được thay thế bằng hệ thống đo lường quang học.

GOM (Gesellschaft für Optische Messtechnik) đến từ Braunschweig cũng nằm trong danh sách các nhà cung cấp công nghệ mới đã được thẩm định của BMW. Ngoài các hệ thống đo tại xưởng dập, nhiều hệ thống khác của GOM đã được sử dụng tại các nhà máy của BMW từ năm 2003, ở tất cả các bộ phận như bộ phận thiết kế, sản xuất khuôn, xưởng dập và bộ phận chế tạo kết cấu của ô tô.

Phòng đo kiểm bằng robot: Kiểm soát hình dạng và kích thước trong sản xuất

Phòng đo kiểm được sử dụng tại xưởng dập của Dingolfing là một giải pháp mang tính sáng tạo cao của GOM. Các phòng kiểm tra và đo lường tự động bằng robot được đặt kế bên máy dập kim loại tấm lớn nhất châu Âu. Phòng đo tự động cho phép BMW kiểm tra các linh kiện kim loại tấm với kích thước khác nhau từ các tấm hãm (lock plate) nhỏ cho đến các ốp hông hoàn chỉnh (Hình 1).

Tiến sĩ Carsten Reich – Trưởng nhóm giải pháp đo kiểm tự động nhấn mạnh: “6 linh kiện khác nhau có thể được gá cùng một lúc trong quá trình này. Một hệ thống thông minh xử lí các kế hoạch lắp đặt cho phép nhân viên hoàn thành việc lắp ráp nhanh chóng. Ưu điểm lớn nhất của phòng đo kiểm tự động chính là đạt được năng suất cao hơn trong sản xuất công nghiệp – số lượng được xử lí nhiều hơn trong thời gian ngắn hơn và lập kế hoạch tốt hơn – nhờ khả năng tái lặp và cùng với nó là độ chính xác của quy trình.”

Đo lường 3D quang học: minh bạch, tin cậy và tiết kiệm thời gian

Tại xưởng dập của Dingolfing, giải pháp đo kiểm tự động của GOM được sử dụng để hỗ trợ việc triển khai dây chuyền chế tạo và sản xuất hàng loạt cho hơn 6 dòng xe. Phòng đo kiểm bằng robot được sử dụng trong suốt quá trình phát triển sản phẩm (PDP) cũng như quá trình sản xuất (PP). Điều này mang lại một số lợi thế bao gồm phân tích nguyên nhân nhanh chóng, các biện pháp khắc phục có trọng điểm và phân tích tác động của việc chỉnh sửa ở những vùng lân cận.

Nhiều tùy chọn phân tích có thể được thực hiện mà không cần quét lại mẫu vì hệ thống đo quang học đã cung cấp toàn bộ cơ sở dữ liệu bề mặt. Những tính năng đáng giá khác nữa là các cuộc thảo luận đánh giá chi tiết ngắn hơn và kết quả tổng quan rõ ràng hơn với sai lệch sau cùng được hiển thị dưới dạng biểu đồ màu. Một khía cạnh đáng chú ý khác là đo lường quang học tiết kiệm thời gian hơn so với công nghệ đo tiếp xúc, thu thập được nhiều dữ liệu trong thời gian ngắn hơn.

Ngoài ra, đo lường quang học cho phép đo toàn bộ bề mặt thay vì chỉ thăm dò một vài điểm đơn lẻ như phương pháp đo tiếp xúc truyền thống CMM. Điều này có nghĩa là các chi tiết được kiểm tra đầy đủ, không bỏ sót lại bất kỳ khu vực nào mà “không thể nhìn thấy” hoặc chưa được kiểm tra (Hình 2).

Đo toàn bộ bề mặt: Đánh giá linh hoạt, báo cáo đo kiểm dễ dàng

Giải pháp của GOM còn mang đến một lợi ích rất ấn tượng trong quét hàng loạt. Sử dụng hệ thống đo lường quang học giúp tăng năng suất quét, tính độc lập trong kế hoạch đo kiểm và loại bỏ yêu cầu điều chỉnh chương trình trong trường hợp thay đổi linh kiện. Điều này cải thiện đáng kể năng suất đo kiểm linh kiện. Lợi thế quan trọng cũng được ghi nhận đối với các phép phân tích hàng loạt.

Với cơ sở dữ liệu bề mặt đầy đủ và cho phép thực hiện các đánh giá bổ sung bất cứ khi nào cần đến, hàng loạt chi tiết có thể được phân tích ngay tại thời điểm hiện tại và có thể truy ngược đến tại trạng thái ban đầu của chúng. Do đó, linh kiện có thể được kiểm tra tại bất kỳ vị trí nào trên bề mặt dù không nằm trong kế hoạch đo kiểm mà không cần quét lại. Điều này cũng giúp giảm thiểu thời gian đánh giá chi tiết phức tạp nhờ công cụ đo kiểm tiết diện mặt cắt.

Với phần mềm đánh giá được tích hợp, phòng đo kiểm cũng cung cấp nhiều tính năng bổ sung khác nhau giúp nhân viên sử dụng dễ dàng hơn. Ví dụ, mọi sai lệch trong kết quả đo được hiển thị dưới dạng đồ thị màu rõ ràng thay vì một xấp tài liệu toàn chữ số nhận được từ máy đo tiếp xúc CMM. Do đó, các báo cáo đo kiểm trước đây dài vài trăm trang bây giờ được giảm xuống thành một dữ liệu bằng hình ảnh duy nhất.

Các đồ thị màu này cho phép xác định bất kỳ sai lệch nào so với dữ liệu CAD chỉ trong nháy mắt: Trong khi màu xanh lá phản ánh trạng thái tối ưu, các màu khác như đỏ, vàng và xanh biển biểu thị độ sai lệch. Điều này cho phép xác định được lập tức các chi tiết không hoàn hảo cũng như nhanh chóng tìm ra lỗi ở đâu và nguyên nhân tại sao. Phần mềm cũng có thể dễ dàng nhập kế hoạch đo kiểm trực tiếp từ dữ liệu CAD dựa trên kế hoạch quét đối với việc đo kiểm các đặc điểm như bề mặt, vết cắt, độ hồi phục và mẫu hình lỗ.

Nhất quán trong đánh giá dữ liệu đo 3D

Mặt tích cực khác của tất cả các hệ thống đo quang học GOM được sử dụng tại BMW là có tính minh bạch cao. Vì trình hiển thị 3D của GOM hoạt động trên hàng trăm máy tính của công ty. Ngoài ra, nó cũng hoạt động trên máy chủ của hệ thống mạng nội bộ tại BMW cùng với 28,000 dự án đã hoàn thành.

Các đồng nghiệp và bộ phận liên quan có thể truy cập để lấy thông tin này, giúp tiết kiệm thời gian đáng kể trong các cuộc thảo luận để đánh giá chi tiết. Bằng cách này, có thể lưu trữ dữ liệu 3D thay vì các linh kiện vật lý. Mối quan hệ hợp tác giữa BMW và nhóm tự động hóa của GOM được đánh giá là rất tốt đẹp, các nhân viên của nhà máy Dingolfing chắc chắn đánh giá cao sự hỗ trợ chuyên nghiệp mà họ nhận được từ thiết bị đo, thiết bị tự động hóa và đánh giá dữ liệu từ một đối tác duy nhất (Hình 3).

Phòng đo ảo: Lập trình robot dễ dàng với phần mềm

Một bước quan trọng khác được thiết lập để tiết kiệm thời gian nhiều hơn nữa là sử dụng mô-đun phần mềm mới, VMR – Phòng đo ảo để đào tạo/ lập trình ngoại tuyến. Phòng đo ảo của GOM cho phép thiết kế các phòng đo kiểm ảo trên cơ sở của các yêu cầu thực tế như không gian và kích thước hiện có. Các mô hình robot và cơ cấu động học, cài đặt thiết bị đo, các linh kiện và tệp đính kèm có thể được tích hợp trong phần mềm cùng với dữ liệu CAD và kế hoạch đo kiểm.

Mỗi phòng đo kiểm ảo đều chứa các chức năng của môi trường đo kiểm thực và có thể phân tích các yêu cầu về không gian, định vị chi tiết và khả năng tiếp cận. Do đó, nhân viên tại xưởng dập Dingolfing có thể tiết kiệm thời gian đáng kể trong suốt quá trình đo kiểm linh kiện mới trong tương lai. Phòng đo ảo không cần phải lập trình trên bảng điều khiển bằng robot vì robot được di chuyển ngoại tuyến bằng phần mềm.

Chương trình sáng tạo này được hỗ trợ với nguyên tắc có tên là “Guide teaching”: phần mềm cung cấp cho người vận hành phản hồi ngay lập tức rằng liệu các lỗ, khe, vết cắt, độ hồi phục, bề mặt CAD,… có được ghi lại chính xác từ một vị trí cụ thể của robot hay không. Việc đồng bộ hóa các tiêu chí về mặt vật lý và kĩ thuật số thay thế cho nhu cầu đào tạo bằng robot ngoại tuyến phức tạp (Hình 4).

Giải pháp đo kiểm công nghiệp

Phòng đo kiểm của GOM là giải pháp sáng tạo đã được chứng minh qua các điều kiện sản xuất trong nhiều năm, ví dụ như kiểm soát quy trình sản xuất và kiểm tra hàng hóa đầu vào. Các nguyên lí đo lường tự động cho phép kiểm tra hình dạng và kích thước trên toàn bộ bề mặt linh kiện, mẫu hình lỗ, vết cắt và độ hồi phục trong môi trường sản xuất cũng như cho phép phân tích nguyên nhân và quá trình mà không cần bất kì tác động nào của người vận hành. Với giải pháp phòng đo ảo của GOM, các phòng đo kiểm có thể được lắp đặt và điều chỉnh dễ dàng tại các địa điểm khác nhau trên thế giới.

Hệ thống đo lường quang học của GOM được sử dụng trong khâu đảm bảo chất lượng tại xưởng dập, trong việc đo kiểm linh kiện kim loại tấm cần độ chính xác cao và trong lắp ráp thân ô tô. Quá trình đo kiểm tại xường dập Dingolfing được chuẩn hóa và tự động hóa từ cuối năm 2007, qua đó tiết kiệm được rất nhiều thời gian quý giá.

Carsten Reich công tác tại GOM mbH kết luận rằng: “Độ sai lệch của linh kiện có thể được phân tích nhanh chóng, việc chỉnh sửa được tích hợp trong quá trình loại bỏ mà không bị trì hoãn, chi tiết được tạo mẫu chính xác trong quá trình phát triển sản phẩm. Công nghệ này đã được đưa vào sử dụng tại Dingolfing để đảm bảo hình dạng của các linh kiên thân xe. Vì ngành công nghiệp ô tô xem các hệ thống đo quang học bao gồm tự động hóa và tiêu chuẩn hóa là giải pháp trong tương lai để đánh giá linh kiện lim loại tấm, các nhà máy khác cũng đã tích hợp tiêu chuẩn này trong quá trình sản xuất của họ.”

Các hệ thống đo lường 3D dành cho đo kiểm kim loại tấm