“Cero defecto” a través de tecnologías de medición digital

La eficiencia y la precisión se están moviendo hacia la fabricación con cero defecto, y las nuevas tecnologías digitales permiten un cambio de paradigma hacia la industria 4.0

MapVision Quality Gate

La digitalización de los procesos de inspección es irreversible. Su desarrollo sigue un camino familiar para la mayoría de las industrias. Inicialmente, un proceso es completamente mecánico y, paso a paso, lentamente se vuelve completamente digital.

Para la medición en línea, esto ha significado la evolución de medidores mecánicos y máquinas de medición de coordenadas mecánicas (MMC) a sistemas semi dimensionales como MMC controladas digitalmente y sistemas de medición óptica robótica. La etapa final de la evolución será un proceso completamente digital, como la medición fotogramétrica de varias cámaras.

La producción automática flexible es un producto claro de la cuarta revolución industrial, con el potencial de aumentar sustancialmente la eficiencia de los procesos de producción. Sin embargo, realizar la revolución realmente requiere sistemas de soportes eficientes y flexibles, como métodos de inspección totalmente en línea y automáticos 100% en línea.

Hasta ahora, las tecnologías de medición disponibles para el chasis del automóvil y la producción de componentes del cuerpo no han podido producir datos de inspección 100% fiables en tiempo real. Los sistemas de medición de robot óptico (RMS) sufren el hecho de que el posicionamiento de los sensores depende del movimiento mecánico y la precisión de los robots. En este entorno, ha sido necesario basar la garantía de calidad en el muestreo y los métodos estadísticos, y el ajuste de los procesos en los datos de MMC.

Los datos de medición de una MMC en sí son muy precisos, pero debido a la baja velocidad de medición, los datos solo están disponibles después de un retraso y el número de partes medidas está limitado por el tiempo disponible en la MMC. Por lo tanto, los ajustes del proceso han sido lentos y se han basado en pequeñas muestras de producción. Está claro que esto no es óptimo. Los datos de medición disponibles de manera instantánea, confiable y completa acelerarán significativamente el ajuste de la línea y, de hecho, simplemente permitirán ajustar mejor las líneas. Las nuevas tecnologías de medición totalmente digitales pueden proporcionar el rendimiento necesario.

La pieza faltante del rompecabezas

La tecnología de medición exclusiva de Mapvision es parte de la Industria 4.0. Una tecnología de medición digital rápida y precisa, puede monitorear la calidad dimensional, así como la presencia de componentes en tiempo real, sin interrumpir el flujo de producción.

La tecnología RAIC® (Redundant Array of Independent Cameras, Conjunto redundante de cámaras independientes) creada por Mapvision se basa en la fotogrametría multicámara de corto alcance combinada con el reconocimiento de imágenes. El sistema usa un conjunto de cámaras estáticas que están calibradas en un sistema de coordenadas ortogonal lineal. Cada cámara tiene una vista de gran angular y puede medir cualquier característica dentro de la toma. En otras palabras, a diferencia de la mayoría de las tecnologías similares, las cámaras no están dedicadas a funciones de medición específicas.

Su rendimiento y capacidades únicas se deben al hecho de que el proceso de medición RAIC de Mapvision es completamente digital. La mayoría de las otras tecnologías similares implican movimientos mecánicos al tomar medidas, pero la medición de Mapvision no lo hace.

Medición en automóvil

Antecedentes: la historia

Las raíces de Mapvision se pueden encontrar en el Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia. La tecnología básica de medición óptica se originó en un proyecto de desarrollo en VTT, y la empresa se fundó a fines de la década de 1980 para utilizar este conocimiento. La tecnología se utilizó a lo largo de los años en varios proyectos especiales, mientras que el desarrollo del software y el rendimiento de la computadora gradualmente abrieron un nuevo potencial en aplicaciones industriales.

Finlandia no es conocida por la producción en masa, pero Mapvision descubrió las necesidades de producción de componentes en la industria automotriz en Alemania, y el desarrollo del sistema actual de “Quality Gate” comenzó allí en 2008. Desde entonces, Mapvision ha establecido una sólida reputación como proveedor confiable de sistemas de medición en línea para los proveedores de componentes de chasis y carrocería de OEM líderes como Audi, BMW y Daimler.

6 Beneficios de la inspección digital multicámara

Un proceso completamente digital es más rápido y más preciso que cualquier método de inspección mecánico o semi-mecánico. Una vez que la parte medida se ha colocado en su lugar, no se mueve nada en el sistema. El proceso de inspección de Mapvision involucra dos etapas: toma de imágenes y cálculo de resultados. Una vez que se tomaron las imágenes, la pieza se puede quitar. Los resultados se calculan mientras la pieza se retira del dispositivo. Este proceso simple trae muchos beneficios a sus usuarios.

1 Velocidad de medición

Los cálculos solo tardan unos segundos y el robot de manejo recibe un mensaje de OK / No OK antes de colocar la pieza medida en el lugar correcto. En ese momento, el conjunto completo de datos de medición para esa pieza está disponible para su análisis. En la producción de componentes como bastidores auxiliares o travesaños cruzados, esto significa obtener datos de medición 3D de hasta cientos de características, dentro de un tiempo de ciclo de línea típico de 30 segundos.

2 Precisión y confiabilidad

La calibración del sistema coloca las cámaras en un sistema de coordenadas ortogonales lineales. En el caso de piezas como los bastidores auxiliares y los transversales, el sistema alcanza una correlación contra una MMC promedio de 0,1 mm y una repetitividad de 0,02 mm. Estos valores se aplican cuando los datos se comparan con partes de producciónes normales y buenas. Como se trata de un sistema completamente digital sin elementos móviles, la repetibilidad dinámica y estática es prácticamente la misma.

El principio de multicámara permite sobre muestreo con redundancia de cámaras. Quality Gate utiliza más de la cantidad mínima requerida de observaciones de la cámara. Esto brinda importantes beneficios:

– El sistema monitorea continuamente su propia calidad de medición, y envía una alerta si se detectan problemas. Esto significa que puede confiar en los resultados y puede usarlos para ajustar la línea sin verificarlos cada vez con su MMC.

– Una cámara no es crítica. Si una cámara falla, los efectos en la medición son generalmente mínimos. El sistema continuará funcionando y las cámaras pueden reemplazarse durante los descansos programados.

El estado de la calibración del sistema también se supervisa automáticamente a partir de las mismas imágenes de medición que se utilizan para la medición. Incluso el posicionamiento de las cámaras se supervisa automáticamente, y las alertas se activan si se detecta algún movimiento.

3 Calibración estable

Como no hay partes móviles, la calibración no cambia con el tiempo. Solo el movimiento accidental de la cámara puede crear una necesidad de recalibración del sistema. Normalmente, la calibración se verifica una vez al año durante el mantenimiento anual del sistema.

4 Inspección visual

El sistema también puede usar sus capacidades de visión artificial para detectar automáticamente la presencia de componentes tales como, espárragos de soldadura y tuercas de clip. Esto solo requiere una función de software adicional, sin cambios en el hardware y casi sin tiempo de inspección adicional detectable. El control digital de presencia automático es más confiable y rentable que cualquier inspección manual por parte de un operador.

5 Valor agregado de las imágenes de medición

Además de los datos de medición, el sistema produce un conjunto de imágenes para cada pieza medida. Se pueden almacenar automáticamente e inspeccionar con el software Mapvision Image Studio. Las imágenes son una herramienta poderosa para muchos tipos de tareas. Por ejemplo, si se obtienen resultados de medición desviados, se puede comparar inmediatamente las imágenes de medición de la parte medida con una parte de referencia. Con solo un rápido vistazo, puede confirmar que la desviación aparente es real, y no solo un problema con la medición. Una verificación visual como esta también puede indicar el motivo de una desviación, como un orificio faltante o una herramienta rota.

Más adelante, el análisis de imagen le permite solucionar visualmente los problemas de calidad de las uniones de soldadura. Si tiene una costura de soldadura que necesita atención especial, puede seleccionar una imagen de medición adecuada y ejecutar imágenes de varios cientos de partes como una animación. El ojo humano es muy bueno para detectar desviaciones en dicha pantalla. Por lo tanto, en lugar de inspeccionar manualmente grandes cantidades de piezas una a una, puede animarse y revisarlas todas en solo unos minutos. Luego puede verificar que todo está bien o tomar medidas sobre las partes específicas que requieren atención.

6 Beneficios del cliente

La mejor evidencia de estos beneficios es el hecho de que los primeros clientes de Mapvision continúan invirtiendo en la tecnología, y muchos de ellos integran un sistema “Quality Gate” en cada nueva línea de producción. Los OEM pueden ver claramente la importancia de la calidad del proveedor al 100%. Las interrupciones causadas por el suministro de componentes defectuosos (scrap) deben eliminarse.

El proceso de inspección 100% en línea es una herramienta central para que esto suceda. Para el proveedor, una calidad de entrega del 100% significa menos costo, menos resolución de problemas y una mejor reputación del proveedor. Esto, naturalmente, trae mayores ganancias.

La reducción del “scrap” es una consecuencia lógica de un sistema de inspección en línea al 100%. Sin embargo, el potencial de ahorro va más allá de esto. Tal sistema permite una mayor optimización del proceso, de modo que la calidad puede aumentarse aun cuando se reducen los costos. Si se mide todo, no es necesario ajustar el proceso estadísticamente (SPC). Esto ahorra tiempo y dinero.

Con la inspección 100% en línea de Mapvision, aún es posible una mayor optimización: la producción que ha sido inspeccionada al 100% no necesita ser capaz en el sentido tradicional. Como todo se mide, la capacidad del proceso no necesita ser probada formalmente y, en consecuencia, se puede omitir una cantidad significativa de ajuste fino en el proceso. Todo el costo y las demoras en el análisis de la capacidad del proceso desaparecerán. Como consecuencia, se puede alcanzar la misma o mejor calidad de producción con una tecnología de producción más simple y menos costosa. Este es un verdadero cambio de paradigma en la forma de administrar la calidad de producción, creando una forma de hacer las cosas verdaderamente nuevas, más eficientes y orientadas a la medición.

Retos de la tecnología

La tecnología multicámara aún es nueva en la industria automotriz. Además de los desafíos relacionados con las ventas, el factor más notable es que hoy en día, la industria todavía no cuenta con los estándares y prácticas generalmente aceptados para analizar la capacidad de los sistemas de medición óptica en línea, que serían relevantes para sistemas multicámara. Por lo tanto, Mapvision ha desarrollado sus propios procedimientos específicos para aplicar junto con los estándares disponibles para la evaluación de sistemas multicámara.

Funciones futura

La inspección de la costura de soldadura aún no tiene una solución óptima. Ya se ha demostrado que la tecnología RAIC es adecuada para esto, pero aún se necesita algo de desarrollo para hacerlo factible a escala industrial.

Otras vías de desarrollo pueden integrar la medición en línea a las células de producción inteligentes y adaptativas que constituyen el núcleo de la filosofía de la Industria 4.0. Esto incluiría el uso de especificaciones de inspección basadas en los atributos del modelo de producto 3D, en lugar de utilizar marcas en dibujos 2D convencionales.

La tecnología Mapvision se utiliza actualmente para la inspección de chasis y componentes del cuerpo del vehículo, pero tiene el potencial de proporcionar aún más beneficios en el cuerpo en blanco y en la medición de bajos. La velocidad de medición de la medición multicámara es claramente superior a cualquier sistema RMS. La medición de más de 500 características en un tiempo de ciclo de 60 segundos no es un problema para “Quality Gate”.

Gracias a su diseño estático y un solo sistema de coordenadas, incluso la precisión de medición de la tecnología Mapvision es significativamente mejor que cualquier sistema RMS en línea.

Impacto en la industria

Las tecnologías digitales que cambiarán el paradigma completarán la migración hacia la próxima era industrial. Esto hará que la precisión sin interrupciones sea omnipresente. La precisión absoluta se convertirá en el estándar, disminuirá la tolerancia a los defectos, la interrupción dentro del proceso de producción en masa disminuirá al mínimo, y la agilidad y adaptabilidad desenfrenada se convertirán en la norma. La calidad de los productos seguirá mejorando y la productividad y la rentabilidad de las instalaciones de producción en masa seguirán aumentando.


Las novedades de Mitutoyo en MetalEXPO2017


El líder global de metrología estuvo presente en la bienal metalmecánica argentina.
En esta oportunidad como novedades presentamos el Sistemas de inspección 100% integrados en la línea para componentes automovilísticos, carrocerías y chasis llamado MAPVISION” expresa Daniel Estefanía, director de Mitutoyo Argentina y señala que el sistema utiliza tecnología multicámara y un software que permite localizar faltantes “es el sistema de inspección en la línea más rápido del mercado hoy en día, con ciclos de medición son de unos pocos segundos midiendo y controlando cientos de características a la misma vez”.

Otra de las novedades presentadas en MetalExpo 2017, fue la Máquina de Medición Tridimensional CRYSTA EX habilitada para medición en 5 ejes, “reduciendo el tiempo requerido para la orientación y movimientos del cabezal de medición, posibilitando el acceso a piezas complejas y acelerando procesos ya establecidos”, destaca Estefanía y aclara “un caso recurrente para empresas que ya cuentan con equipamiento de medición 3D es la limitación en cuanto al posicionamiento del cabezal que irá a intervenir en sus controles, lo que condiciona la programación y aumenta en muchos casos el tiempo final de medición.

En cuanto a la gestión de los resultados de medición el stand de 90 m2 de Mitutoyo, contó con un puesto de Control Estadístico, mediante el software MEASURLINK, también utilizado para el gerenciamiento de las calibraciones, ensayos R&R, Capacidad del Procesos y resultados en Variable, Atributo o mixtos. Paralelamente, presentaron una pantalla con la medición en tiempo real animada en 3D y un dispositivo multi-instrumento para mostrar la capacidad de conexionado para varios instrumentos a la vez.


 

Más información:
www.mitutoyo.com.ar

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