Automatisierung

Perfektes Zusammenspiel

3D-Roboterführung, In-line Messtechnik und Datenanalyse sichert Qualität im Karosseriebau

24.08.2009 -

Immer mehr Automobilbauer sichern sich allerhöchste Präzision, maximale Verfügbarkeit und dazu noch Kostenvorteile: 3D-Roboterführung in Kombination mit präziser In-line Messtechnik aus einer Hand führt zu optimaler Passgenauigkeit der Karosserien. Mit Best-Fit-Verfahren werden die Maße der Karosserie bestimmt, die Bauteile anhand ihrer Geometrie gemessen und die optimale Position definiert. Für die nachgelagerte In-line Qualitätsprüfung und Messung kommt eine temperaturkompensierte Sensorik zum Einsatz und ein durchgängiges Qualitätsmanagement der Prozessmessdaten sorgt für schnellstmögliche Qualitätsmaximierung.

Schnelle Montageprozesse im Automobilbau müssen selbst bei wechselnden Fahrzeugtypen sicher ausgeführt werden. Beispiele hierfür sind die Montage von Türen, Front-, Heck- und Seitenscheiben, der Einbau von Glasmodulen im Autodach bis hin zum Panoramadach. Hier kommen immer öfter flexible Best-Fit-Fertigungsverfahren zum Einsatz. Ziel ist es dabei, die Roboter in ihren Bewegungen aktiv zu kontrollieren und zu regeln, also zu führen. Dies reduziert Nacharbeiten an den Karossen auf ein Minimum. Integriert ist weiterhin eine Qualitätsmessung unmittelbar nach der Montage. Beide Aufgaben übernehmen die vielfach bewährten Isra Robot Guidance Sensoren (RGS) und ihre smarten „Brüder" vom Typ SGS3D. Sie können wahlweise stationär oder mobil direkt auf der Roboterhand integriert werden. Die robusten Sensoren sind so kompakt, dass sie auch an schwer zugänglichen Stellen sowie unabhängig von Oberfläche und Farbe des Karosserieteils zuverlässig ihren Dienst verrichten.

Kombination aus Mehr­linien- und LED-Flächen­projektion
Die Sensoren sind aufgrund der Kombination aus Mehrlinien- und LED-Flächenprojektion hochflexibel. Selbst das Messen in der Bewegung ist möglich. Die Mehrlinienprojektion auf Basis des 3D-Form Matching und die LED-Technologie gewährleisten höchste Genauigkeit in der 2D/3D-Qualitäts- und Koordinatenmesstechnik. Daher kommen die Sensoren auch bei der Anbringung von ­besonders anspruchsvollen Sichtnähten z. B. am Türfalz oder im Bereich von Kofferraum und Motorhaube zum Einsatz. Sie erreichen Ge-nauigkeiten von besser als ± 0,1 mm. und verbinden die exakte Ortsbestimmung beliebig geformter Flächen mit der Möglichkeit präziser 3D-Messungen. Im Produktionsverlauf lassen sich damit die endgültigen Einbaupositionen dreidimensional auf ihre Qualität untersuchen. Weil mit einem bildverarbeitenden Sensor sowohl 3D-Roboterführung als auch Inspektionsaufgaben realisiert werden können, ­ergeben sich durch diese intelligente Kombination Kostenvorteile für die Anwender.
Die Bildaufnahme und -auswertung der optischen Messsysteme erfolgt sehr schnell. Das Teach-in verläuft einfach. Für alle gängigen ­Robotersteuerungen sind Schnittstellen vorhanden.

In-line Messtechnik: maximale Zuverlässigkeit
Eine deutliche Erweiterung und Ergänzung zu den Best-Fit-Systemen stellen die Mess­technik-Pakete aus Mess­zellen­­rechner, Geometry Gauging Sensoren (GGS) und Temperaturkompensation für die In-line Qualitätsmessung dar. Sie bieten maximale Zuverlässigkeit bei minimaler Fehlerto­leranz. Sechs LED-Linien und das 3D-Form-Matching sorgen für höchste Präzision.
Die perfekt aufeinander abgestimmten In-line Messsysteme eignen sich sehr gut für die Vermessung großer Bauteile wie z. B. Karosserien. So wurde das flexibel erweiterbare In-line Messsystem u. a. für anspruchsvolle Messungen im Karosseriebau der ­aktuellen Fiesta-Modelle im ­Kölner Ford-Werk direkt in die Fertigung integriert. Der Grund: die Systeme punkten im Vergleich durch Geschwindigkeit, Bedienerfreundlichkeit und Messgenauigkeit. Die hohe Robustheit reduziert Ausfallzeiten.
Das Messsystem liefert sofort nach der Installation ­verwertbare Ergebnisse und zeichnet sich wie auch das Best-Fit Verfahren durch hohe Systemstabilität und -linearität aus. Selbst schwer zugängliche Stellen im Bereich von Motorraum, Armaturenbrett und Innenraum sind erreichbar. Auch größere Merkmale können durch das Anfahren mehrerer Messpunkte mit dem Roboter und anschließender intelligenter Auswertung einwandfrei und exakt bestimmt werden.
Für alle Anwendungen gilt: höchste Zuverlässigkeit für beste Qualität.
Die Systeme übernehmen vielfältige Messaufgaben: Sie reichen von der 3D-Bolzenprüfung oder der Prüfung von Türschlossbohrungen bis hin zur Bestimmung des Kreismittenpunktes von großen Durchlässen, z. B. im Montagezugang für den Tankgeber oder beim Längssäulendurchbruch. Besonders hervorzuheben ist, dass die Prüfung des Kreismerkmals bei Bohrungen auch in mehreren Ebenen möglich ist, was bei der Prüfung von Mehrfachblechen im Schlossbereich von Vorteil ist. Mithilfe der exakten Messergebnisse lässt sich die Qualität der Karosserien signifikant steigern.

Von der Messtechnik zur Produktionsoptimierung
Das ganze Potential der In-line Messtechnik erschließt sich, wenn aus den ermittelten Messdaten der einzelnen Stationen (Zellen) wertvolles Wissen für die Produktionsoptimierung entsteht. Dies übernimmt - als separate Softwarelösung oder in Kombination mit der In-line Messtechnik - die intelligente, prozessübergreifende Qualitätsmanagement-Software Q-Vis. Die Production Quality Data Base ist unabhängig von Sensorik und Robotik auf einem zentralen Server für die unterschiedlichen In-line Messstationen installiert. Die Client-Programme des modularen Datenbanksystems sind auf beliebigen Bürorechnern lauffähig. Das modulare System überwacht lückenlos, ­visualisiert, analysiert und optimiert - von der lokalen Messzelle über alle Fertigungslinien weltweit mit lokalem und globalem Zugriff. Zu den einzelnen Modulen gehören unter Anderem ein Leitstand-, ein Analyse-, ein Visualisierungs-, ein Berichts- und ein Managementmodul. Das Leitstand-Modul präsentiert den aktuellen Qualitäts-Status und aggregiert die verschiedenen Messdaten: Auf einen Blick wird erkannt, ob ein Messobjekt insgesamt die vorgegeben Toleranzen einhält. Mit nur drei Mausklicks gelangt der Bediener vom visualisierten Gesamtstatus zu einzelnen analysierten Messergebnissen. Schnell kann der Bediener feststellen, ob es sich bei einem Fehler um einen einzelnen Ausreißer handelt oder gewisse Trends auszumachen sind. Das Analyse-Modul übernimmt die Verarbeitung der 2D- und 3D-Messdaten, zeigt schnell Parameter an, die charakteristisch für einen Tag sind, und analysiert ebenso längerfristige Veränderungen sicher. Komplexe mathematische Berechnungen und Prozessanalysen helfen bei der Produktionsoptimierung. Das Berichts-Modul bietet aussagefähige Statistiken. Das Management-Modul ermöglicht hochwertige Entscheidungsvorlagen.

Als Standardsystem im ­Automobilbau bewährt
Q-Vis ist bereits erfolgreich als Standardsystem in den Mercedes-Produktionsstätten in Rastatt, Sindelfingen, Bremen und East London/Süd- afrika im Einsatz. So werden z. B. die Messergebnisse mithilfe des Visualisierungs-Moduls mit dem CAD-Modell der Karosse verglichen und die
so ermittelten Abweichungen ­direkt für Optimierungsmaßnahmen in den Schweißanlagen genutzt. Auch Audi in Ingolstadt profitiert von den Vorteilen des Analyse-Systems. Die intuitiv bedienbare Programmoberfläche erfreut sich einer hohen Anwenderakzeptanz. Darüber hinaus überlegt derzeit auch Ford, einen Messzellenverbund aufzubauen und das Analysesystem Q-Vis einzuführen und
so die besondere Stärke der Kombination aus In-line Messtechnik und Qualitätsmanagement zu nutzen. Mit der Kombination aus In-line Messtechnik und Production Decision Intelligence lassen sich schnell reagierende und gut dokumentierte Qualitätsregelprozesse sofort umsetzen. Der Nutzen der In-line Messtechnik wird um ein Vielfaches gesteigert. Neben den vielen technischen Vorteilen der 3D-Roboterführung, der In-line Messsysteme und der Analyse-Software kommt dem Anwender die hohe Lösungskompetenz von Isra Vision ­zugute, die eine schnelle Amortisation der Systeme ­sicherstellt.

Kontakt

Isra Vision AG

Industriestr. 14
64297 Darmstadt
Deutschland

+49 6151 948 0
+49 6151 948 140

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