Una bobina es un componente que forma parte del motor de trenes o tranvías que, como cualquier pieza que compone un motor, es clave no solo para su correcto funcionamiento sino también para garantizar la seguridad de las personas. De allí la importancia de un control de calidad estricto y eficiente.
La fábrica de motores de tren de Siemens se veía en la necesidad de parametrizar las medidas obtenidas en la inspección de todos los tipos de bobinas, ya que lo hacían manualmente.
Los instrumentos de medición manuales pueden tener +/- 5mm de margen de error, por lo que se implementó un proceso de medición automático utilizando un sistema de visión 3D inteligente. De esta forma, fue posible homogeneizar los datos y parametrizar las tolerancias exigidas.
Desafío
La precisión en las medidas de las bobinas es crucial: por un lado, tienen una geometría muy particular que debe ser exacta para colocarse en el estator. Además, eléctricamente, las piezas deben estar aisladas de la carcasa en la que se colocan, es decir, la distancia entre el punto final de la bobina y la carcasa debe ser precisa para evitar inconvenientes y desperfectos.
Sin embargo, en el proceso de medición, el equipo de Siemens se encontró con la necesidad de estandarizar y homogeneizar las medidas obtenidas, evitando que los resultados dependan del operario que realice la medición y del instrumento manual que se utilice.
El primer desafío para alcanzar el objetivo surgió en la forma de la pieza en sí misma. Como puedes ver en la imagen (hay que añadirla), la bobina tiene una terminación muy particular y su medición automática puede ser muy compleja. Incluso, el método de fabricación de estas piezas aún requiere de intervenciones manuales.
Este proceso de automatización no termina en obtener las medidas de cada tipo de bobina, sino que era necesario poder enlazar este sistema de obtención de datos con el propio software de Siemens, haciendo que, de forma automática, al validar la información, se incorpore al sistema MES (Manufacturing Execution System) y así evitar errores al cargar los datos.
Solución
A partir de las necesidades del cliente, se aplicó una solución que permite automatizar el proceso de inspección de las medidas de las bobinas con visión artificial, sin que se requiera un nivel de conocimiento particular o elevado del sistema.
Mediante un sistema de visión 3D, el Gocator 2170, se logró automatizar este proceso. La cámara se encuentra montada a una estructura fija y, al pasar la pieza por la cinta móvil, la escanea tomando las medidas de interés.
Cada proyecto o tipo de bobina tiene características distintas, con lo cual, se realizaron programas específicos que permitían establecer medidas y tolerancias aceptables para asegurar la calidad de cada pieza final.
Además, se diseñó una interface de visualización que generaba un archivo XTML con las medidas obtenidas de cada pieza. Estos datos, una vez que son validados, se transfieren automáticamente al sistema MES.
Es decir, la solución se ha ido adaptando a las necesidades del equipo de Siemens.
Resultados
- Se automatizó el proceso de medición que previamente era manual, evitando errores propios del factor humano, de los instrumentos de medición y de la carga de datos al sistema
- La adaptación a la nueva solución se ha dado, según el equipo de Siemens, de forma natural y sencilla.
- Con la implementación de este sistema de visión, se asegura obtener las medidas correctas de cada pieza y garantizar la calidad del producto. Se obtienen las medidas exactas.
- Se facilita la trazabilidad del producto en la línea de producción de principio a fin, dejando registro de cada acción en las estaciones de los operarios.
- Se ganó mucha precisión al pasar de calcular las medidas en milímetros con el metro, a llegar a la centésima de milímetro con la solución.
Mira el cuadro comparativo con valores con el metro (mm) y mediciones hechas con el Gocator (mm). También está especificado el error absoluto en milímetros y el error relativo de las medidas en porcentaje:
| Medición con metro (mm) | Medición con Gocator (mm) | E.A. (mm) | E.R. (%) |
| 54 | 53,862 | 0,138 | 0,26 |
| 369 | 369,478 | 0,478 | 0,13 |
| 131 | 130,563 | 0,437 | 0,33 |
| 526 | 525,759 | 0,241 | 0,05 |
| 29 | 29,458 | 0,458 | 1,55 |
| 29 | 29,401 | 0,401 | 1,36 |
| 74 | 73,516 | 0,484 | 0,66 |
| 80 | 80,499 | 0,499 | 0,62 |
