Retos de la Industria 4.0 en el sector automotriz

En los últimos años, la industria automotriz está logrando avances muy significativos en la transformación digital de procesos de fabricación flexibles e individualizados, debido a la necesidad de adaptar los vehículos a las demandas de los clientes de manera rápida y eficiente. En esta transformación hacia la digitalización industrial, la automatización de los sistemas de inspección de calidad juega un papel determinante en el proceso de fabricación.

Entre los retos 4.0 que debe afrontar el sector de la automoción, el control de calidad es indudablemente el más complejo: el objetivo es adquirir suficientes datos y procesarlos para medir geometrías complejas en el menor tiempo posible. Sin embargo, las soluciones actuales de perfilometría láser no ofrecen suficientes datos para definir completamente la orientación de piezas, lo que ha creado una oportunidad de acceso al mercado para los sistemas basados en luz estructurada.

El desafío: cómo calcular la orientación de una superficie con alta precisión

Los perfilómetros lineales solo pueden calcular uno o dos de los tres ángulos planos de la superficie de un objeto, por lo que no nos sirven para determinar la orientación de una superficie con total precisión. Este cálculo es fundamental para la industria automotriz en aquellas aplicaciones donde los sistemas de robótica guiada por visión encajan una pieza (como el panel de una puerta o un parabrisas) con la estructura de la carrocería. Además, la pieza que se escanea tiene que desplazarse por debajo del láser del perfilómetro (lo que implica la instalación de una cinta transportadora o un sistema similar) para construir una nube de puntos 3D completa.

Entre los retos 4.0 que debe afrontar el sector de la automoción, el control de calidad es indudablemente el más complejo: el objetivo es adquirir suficientes datos y procesarlos para medir geometrías complejas en el menor tiempo posible. Sin embargo, las soluciones actuales de perfilometría láser no ofrecen suficientes datos para definir completamente la orientación de piezas, lo que ha creado una oportunidad de acceso al mercado para los sistemas basados en luz estructurada.

La solución: sensores láser basados en la proyección de luz estructurada

Los sistemas de luz estructurada, también conocidos como sistemas de proyección de patrones o fringe projection, realizan una inspección de alta velocidad y nos proporcionan una gran cantidad de datos muy valiosos para la industria automotriz. Un escáner de luz estructurada digitaliza un área completa en una nube de puntos 3D proyectando varios patrones de luz en una secuencia rápida sobre una superficie estacionaria. De este modo, nos ahorramos los gastos asociados a la instalación y el mantenimiento de un sistema de desplazamiento de piezas y evitamos las vibraciones que influyen en la repetibilidad de la medición.

La ventaja de los sistemas de luz estructurada es que pueden recopilar datos de toda la superficie del objeto y calcular la orientación de la superficie completa (ángulos planos). Los resultados se envían a un robot para una alineación precisa en las aplicaciones de guía.

La velocidad es la clave

Los sistemas inteligentes de luz estructurada son capaces de proporcionar un gran número de conjuntos de datos en tiempos de ciclo muy rápidos. Por tanto, son los únicos que se ajustan perfectamente a las necesidades de la industria automotriz.

Los escáneres de luz estructurada de alta definición que utilizan cámaras de 2 megapíxeles realizan un escaneo 3D completo en aproximadamente 0,5 segundos, dependiendo de la forma, el color y la reflectividad del objeto. A esto hay que añadir entre 2 y 4 segundos adicionales para transferir datos al PC y generar una nube de puntos 3D, lo que resulta en una inspección completa en un tiempo de ciclo aproximado de 4-5 segundos.

El sensor inteligente Gocator 3210 combina escaneo, medición y comunicación en un único sensor snapshot 3D habilitado por la tecnología fringe projection, que lo convierte en la solución ideal para la inspección de calidad de piezas, ensamblajes y acabados finales en automoción. El sensor snapshot Gocator 3210 posee un controlador inteligente integrado que procesa previamente los mismos datos de la cámara de 2 megapíxeles para producir escaneos a 5 Hz, ofreciendo una inspección completa en un tiempo de ciclo de 200 milisegundos (el tiempo requerido para llevar a cabo el escaneo, la medición y el control).

Automatización de Pass/Fail: proyecto de éxito de Imain Navarra

El puesto de visión offline diseñado, fabricado y programado por Imain Navarra S.L, con el apoyo técnico de INFAIMON, está concebido como la evolución tecnológica del patrón pass/fail (pasa/no pasa) al patrón 4.0.

El objetivo de este puesto auxiliar de línea es la verificación continua del proceso de fabricación. Con el método manual «pasa/no-pasa», la verificación suele realizarse al comienzo de turno, lo que conlleva la pérdida de tiempo y posiblemente de datos (además de la falta de control de que la verificación se ha llevado a cabo). El método manual es propenso a errores humanos y puede originar más rechazos por problemas de calidad en la misma planta o incluso llegar hasta el cliente final.

Mediante esta verificación continua o frecuencial podemos comprobar la tendencia geométrica de la fabricación. Todos los datos verificados se guardan en una base de datos, permitiendo consultar históricos de mediciones. Esta tendencia, permite programar acciones preventivas, evitando paradas de líneas en producción.

El puesto de visión offline está compuesto por:

• PCL Siemens
• Robot Yaskawa
• Sensor Snapshot 3D Gocator 3210
• HMI Mitsubishi

¿Cómo funciona?

• Situado en la proximidad de las líneas de producción, cada x piezas (según la frecuencia determinada por el cliente) un operario introduce una pieza fabricada en ese mismo instante. Se pueden introducir tantas piezas como de utillajes se dote al puesto.
• El puesto verifica las coordenadas X, Y, Z de los RPS indicados por el cliente. Estos datos se guardan en una base de datos.
• Una vez verificada, la pieza vuelve a la línea y sigue su curso.
• La medición se hace en pocos segundos, mediante un robot y un sensor snapshot Gocator 3210 en el eje 6.
• Con este método de trabajo se obtiene una tendencia de los RPS indicados en las 3 coordenadas.

Beneficios para el cliente

Con este puesto el cliente consigue:

• Tendencia dimensional de su producción
• Trazabilidad y un histórico de inspecciones
• Programación de correcciones de utillajes