Aktuální vydání

celé číslo

07

2021

Automatizace řízení dopravy a infrastruktury, nabíjecí stanice, autonomní vozidla

celé číslo

Robotické utěsňování spár při výrobě karoserií automobilů

Důležitou výrobní operací v automobilovém průmyslu je dokonalé utěsnění lemů plechů a spár vzniklých sestavováním montážních dílů při výrobě karoserií. Při utěsňování spár a lemů dveří, podběhů kol, vík zavazadlového prostoru, kapoty motoru apod. je třeba za­jistit přesné dávkování těsnicího prostředku a polohování a vedení vstřikovací trysky tak, aby byl výsledek optimální z hlediska funkce i vzhledu. Stále častěji se proto tyto operace provádějí plně automaticky s použitím robotů. Nanášení těsnicího prostředku je nutné mo­nitorovat. Řídicí systém robotu má proto za úkol získávat co nejpřesnější informace o ja­kékoliv odchylce v poloze příslušných dílů i o možné změně jejich výrobní tolerance, aby mohl dráhu robotu optimálně přizpůsobit tvaru spáry mezi spojovanými díly. Protože se těsněné spáry nacházejí v oblastech, které jsou později viditelné, jsou na kvalitu provedení kladeny mimořádné požadavky, které dobře splňuje moderní postup firmy ISRA Vision AG.
 

Vyhodnocování obrazu pro řízení dráhy robotu

 
K utěsnění spár a lemů plechů na kapo­tě motoru, na víku zavazadlového prostoru, na dveřích, na střeše a na ochranném krytu v podběhu kol se používá tryska ve tvaru háčku. Jeden jihoněmecký výrobce automobilů se roz­hodl použít pro tuto operaci osvědčený systém firmy ISRA určený k vedení robotů na bázi troj­rozměrného (3D) robotického vidění (obr. 1).
 
Při rychlém automatickém těsnění spár a lemů se dráha robotu přizpůsobuje aktu­ální poloze, orientaci a tvaru dveří, kapo­ty a víka zavazadlového prostoru. Z důvo­du měření se na robot namontuje kompaktní snímací hlavice (obr. 2), kterou robot pohy­buje podél příslušné hrany montážního dílu. Senzor měří s přesností několika setin mili­metru. Snímání a vyhodnocování obrazu op­tickým měřicím systémem jsou velmi rych­lé, protože obě operace jsou prováděny čás­tečně paralelně. Tento postup lze přizpůsobit konkrétní úloze a umožňuje měřit v optimál­ním časovém taktu během pohybu při maxi­mální rychlosti až 600 mm/s. Pro vyloučení nepřesností kontroluje velmi přesný senzor průběh a velikost spáry. Přitom je počet mě­řicích bodů volně volitelný. V každém měři­cím bodě se vykonává trojrozměrné měření hran, obrysů, ploch a otvorů.
 
Nasnímané hodnoty se již v průběhu mě­ření paralelně předávají průmyslovou sběr­nicí řídicí jednotce robotu. O to se stará ko­munikační modul robotu, který dodává firma ISRA jako součást systému, a je k dispozici v provedení pro všechny průmyslové roboty předních výrobců. Modul zjednodušuje ko­munikaci mezi robotem a systémem strojo­vého vidění a velmi zkracuje doby uvedení systému do provozu.
 
Kompaktní trojrozměrné senzory CGS 3D, které jsou důležitou komponentou systému pro robotické utěsnění spár a okrajů plechů, lze jednoduše a velmi rychle nainstalovat. Při výměně nebo nové montáži samy určí svoji správnou polohu. Speciální montážní otvory usnadňují upevnění senzorové hlavice.
 

Monitorování pracovního postupu

 
Mezi přednosti systému firmy ISRA pat­ří velká pracovní rychlost až 600 mm/s, při které lze měřit, a větší měřicí vzdálenost. Hmotnost měřicí senzorové hlavice je tak malá, že na ni při výběru robotu není třeba brát ohled. Místo laseru jako zdroje svět­la se k osvětlení používají světelné diody LED. Díky tomu nejsou zapotřebí žádná zvláštní bezpečnostní opatření. Integrova­ný systém Multi-line 3D surface matching zaručuje bezproblémové měření i při změ­ně polohy dílů, takže montážní díly stačí předběžně polohovat jen s přesností něko­lika milimetrů.
 
Při tomto postupu automatického utěsňo­vání spár a lemů plechů je použit speciální software RoVis, umožňující senzory snadno začlenit do běžné výroby a zobrazovat vý­sledky měření ve třech rozměrech. Software obsahuje funkce pro vektorovou nebo lineár­ní korekci dráhy. Rozsáhlé vyhodnocení lze provádět na PC. Výpočet požadovaných pa­rametrů je založen na ověřených postupech a algoritmech. Software je snadno ovladatelný pomo­cí přehledného standardního grafického rozhraní (obr. 3).
 
Na přání je možné základ­ní systém s malými náklady rozšířit o trojrozměrné mo­nitorování vstřikovací trysky. K tomu je třeba navíc použít jen jednu standardní kameru. Kamera pořídí dva snímky trysky ve dvou různých ori­entacích, které se vyhodnotí podle principu stereoskopic­kého měření opět za použití softwaru RoVis. Tak je mož­né velmi přesně monitorovat obraz vstřikovacích trysek ve 3D i při velmi vysoké rychlosti.
 

Hospodárný postup s krátkou návratností investic

 
Operace utěsňování, které se dnes většinou dělají ručně, jsou použitím popsaného automa­tického postupu hospodárnější. Utěsnění je mno­hem kvalitnější a odolnější proti vlivům okolí. Automatický postup, který používají přední vý­robci automobilů, je také mnohem spolehlivější. Firma ISRA Vision zavedla robotický systém pro automatické utěsnění spár a lemů plechů do vět­šího počtu lakoven, jejichž provozovatelé těží z krátké doby návratnosti investic.
(Kab)
 
Obr. 1. Přesné vedení robotu dovoluje nanášet těsnicí hmotu i v místech s omezenou přístup­ností (foto: Dürr Systems GmbH)
Obr. 2. Snímací hlava s kompaktním senzorem CGS 3D je robotem vedena podél těsněné spáry
Obr. 3. Přehledné grafické rozhraní přispívá ke spolehlivosti a účinnosti technologického procesu