Bereits seit Jahrzehnten sind Hexagon und Skoda Partner im Bereich der industriellen Messtechnik. Die langjährige Zusammenarbeit vertiefte sich Ende 2018 mit einer gemeinsamen Vereinbarung, Skoda bei der Umstellung ihrer Inspektionsprozesse von taktilen Messungen auf optische 3D-Systeme zu unterstützen. Dadurch ließen sich nicht nur deutliche Verbesserungen bei Messkapazität und -qualität erzielen, sondern die Ausgaben der Messgeräte digitalisieren. Erreicht wurde dies vor allem durch zwei vollautomatische intelligente Messzellen im Messzentrum in Mladá Boleslav.
Die Messzelle ist mit Hexagons Messsoftwareplattform PC-DMIS ausgestattet, die in allen Werken von Skoda in der Tschechischen Republik zum Einsatz kommt. Die Nutzung nur einer Softwareplattform hat eine Reihe von Vorteilen wie zum Beispiel die einheitliche Integration der Messprinzipien der VW Gruppe direkt in PC-DMIS. Zudem können Messprogramme offline erstellt werden. Dank der deutlichen Neuausrichtung der Entwicklung von PC-DMIS in den vergangenen Jahren lassen sich die Vorteile der Offline-Programmierung nun voll ausschöpfen. Die Bediener der neuen Messzellen in Mladá Boleslav können beim Produktionsstart neuer Teile zügig mit deren Messungen beginnen.
Bisher nutzte Skoda die Offline-Programmierung nur eingeschränkt für taktile Messungen auf traditionellen Koordinatenmessgeräten. Mit der neuen Robotic Automation Software von Hexagon lässt sich diese PC-DMIS-Funktion im Zusammenhang mit robotergestützten optischen Messungen wesentlich effektiver nutzen. „Die Hexagon Robotic Automation Software reduziert die für die Offline-Programmierung einzuplanende Zeit sowie die Fehlersuche bei Messprogrammen erheblich”, sagt Martin Jehlica, Leiter des Messzentrums in Mladá Boleslav und verantwortlich für Messtechnologien im Bereich Fahrzeugfertigung. „Die Ergebnisse der Vergleichsmessungen bestätigten die Effizienz der neuen Lösung und bieten gute Voraussetzungen für die Implementierung dieser Software für weitere Einsatzgebiete robotergestützter Messmaschinen. Die Messzellen sind das erste konkrete Beispiel unserer Zusammenarbeit im Bereich optische Messungen. Es wird jedoch bereits jetzt deutlich, dass die Zusammenarbeit sich auf diesem Gebiet noch intensivieren wird. Wir wünschen uns weitere Projekte für die nahe Zukunft und wollen die Robotic Automation Software auch für fertigungsintegrierte und -nahe Messungen nutzen.“
Lösung mit integriertem Werkzeugwechsel
Die Messzelle selbst basiert auf robotergestützten absoluten Messungen und nutzt die großen Messvolumen von Hexagons Laser-Tracker- und 3D-Laserscanner-Technologie. Der Leica Absolute Tracker AT960 verfügt standardmäßig über sechs Freiheitsgrade und misst unter Einsatz eines 3D-Laserscanners oder eines Tasters aus einer Entfernung von 60 m. Die vollautomatische Kontrolle der Maße, Formen und Positionen der gemessenen Elemente ist dann nur noch eine Frage der Programmierung. Diese erfolgt mithilfe einer Kombination von integriertem Hexagon-Zubehör innerhalb der Zelle – von vernetzter Mess- und Programmiersoftware, ausgewählten Drehtischen und flexiblen Vorrichtungen bis hin zur neuen Architektur des Zellensteuerungssystems.
Die Konfiguration des Systems gewährleistet einen schnellen Datenaustausch zwischen allen Peripheriegeräten sowie die automatische Erstellung von Messprogrammen auf der Grundlage von CAD-Daten von Teilen und Vorrichtungen. Zudem erlaubt sie Messsimulationen, die präzise Positionierung von Aufspannvorrichtungen entsprechend der Bezugspunkte und nicht zuletzt die rasche Auswertung großer Scandatenvolumen in Form von grafisch dargestellten Messergebnissen.
Das Konzept für die Robotermesszellen entstand in enger Zusammenarbeit beider Partner. Die Lösung, die innerhalb weniger Monate installiert wurde, ist ein speziell auf die Erfordernisse des dortigen Messzentrums zugeschnittener Prototyp. Das System wurde auf die vielseitigen Aufgabenstellungen des Zentrums ausgelegt und verfügt daher über eine integrierte Werkzeugwechseleinrichtung für einen direkten automatisierten Wechsel zwischen High-Speed-Scanning und taktilen Messungen. Diese Variabilität des Systems gestattet Messungen schwer zugänglicher Bereiche.
Die intelligenten Zellen sind mit zwei Arbeitsstationen mit Drehtischen ausgestattet, auf denen das flexible magnetische Aufspannsystem Five U-Nique zum Einsatz kommt. Damit lassen sich rasch präzise Aufspannungen für eine unbegrenzte Anzahl an Teilekonfigurationen aufbauen, die das Werkstück fixieren und einen Bezugspunkt liefern. Das Aufspannsystem trägt aufgrund seiner verkürzten Installationszeiten, die einen raschen Wechsel zwischen den Konfigurationen erlauben, wesentlich zur Flexibilität automatisierter Messprozesse bei.
Die Bezugsposition jeder bestückten Vorrichtung wird mithilfe der CAD-Daten des Teils automatisch bestimmt. Der Roboter nimmt diese Position mit einem Spezialwerkzeug aus der Werkzeugwechseleinrichtung ein und bestimmt so die endgültige Position und Höhe der Vorrichtung für die Lage. Dadurch ist ein rasches Neueinrichten der Vorrichtungen für alle zu messenden Teile gewährleistet, was den finanziellen Aufwand für die Anschaffung und Lagerung einzelner fest konfigurierter Vorrichtungen für jedes Teil deutlich reduziert.
Die Genauigkeit der Vorrichtung hängt von der Präzision des Messsystems ab. In diesem Fall handelt es sich um einen hochgenauen Laser Tracker und einen Laserscanner. Während der Positionierung der bestückten Vorrichtungen misst das System die Roboterposition. Durch Wiederholung werden jegliche Abweichungen von der Bezugsposition ausgeschlossen. Five U-Nique kam bisher nur auf Koordinatenmessgeräten zum Einsatz. Nun spielt die Lösung auch in der Welt der intelligenten Fertigung eine Rolle.
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Jaroslav Veselý
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