Melhorando a digitalização em 3D

A ARIS Technology diz que está melhorando a digitalização 3D

Embora a digitalização 3D já tenha sido adotada por muitos fabricantes de peças automotivas, os casos de uso no Controle de Qualidade (CQ) foram limitados. Isso se deve principalmente às seguintes limitações:

1. A digitalização 3D foi manual.

2. Os sistemas de digitalização 3D automatizados existentes tendem a ser improdutivos.

3. A digitalização 3D tentou ser uma solução completa, embora ainda existam motivos para usar dispositivos de contato (CMMs) para certos tipos de medição.

Superando a digitalização 3D manual

Normalmente, quando um fabricante compra um scanner 3D autônomo, ele deve prosseguir com as compras complementares de software de processamento de imagem 3D, como Geomagic ou Polyworks, mesa giratória de dois eixos, tripé de scanner 3D ou outros. Após essas compras, um trabalhador tinha que ser treinado em:

–Como operar um scanner 3D (por exemplo, ligar/desligar, alterar configurações, etc.).

–Como fazer as varreduras corretas dos ângulos e distâncias corretos para uma parte específica a ser digitalizada.

–Como contabilizar as características da superfície de um objeto (por exemplo, definir a exposição correta com base na refletividade da superfície).

–Como combinar várias digitalizações em um arquivo e processar os dados digitalizados.

–Como executar técnicas de processamento de imagem para completar os dados digitalizados para comparação CAD.

–Outras instruções, como calibração do scanner, masterização do equipamento, etc.

Isso significava que sempre haveria uma nova curva de aprendizado para mão de obra treinada para um novo projeto. Primeiro, para uma nova inspeção de peça, o trabalhador deve aprender a escanear aquela peça específica. Em segundo lugar, se a empresa estiver reproduzindo um modelo antigo, o trabalhador deve revisitar o projeto antigo para se lembrar ou reaprender a digitalizar a peça do zero. Embora tenha havido melhorias incrementais no software de prateleira para aumentar a produtividade do trabalhador, ainda não há solução que remova fundamentalmente essa curva de aprendizado íngreme.

O sistema ARIS colaborativo, suportado pela experiência simples do usuário (UX) do software ARIS, permite uma configuração fácil de uma nova peça.

Por que os sistemas ARIS são melhores?

Muitas empresas introduziram soluções para melhorar a intensidade de trabalho da digitalização 3D utilizando a automação robótica. No entanto, as soluções atualmente disponíveis têm as seguintes limitações:

–A maioria das soluções existentes é fornecida por hardware de scanner 3D OEM, prendendo você a uma marca ou tipo específico de scanner 3D. Como exemplo, existe uma solução popular de automação de digitalização 3D, desenvolvida e promovida por um fabricante de scanner 3D. Os scanners 3D usados ​​nesta solução (1) são de luz azul estruturada, o que não é ótimo para superfícies mais brilhantes, forçando os usuários a borrifar a peça; (2) ter um longo afastamento entre os olhos limitando sua capacidade de escanear orifícios mais estreitos; e (3) muitas vezes exigem a colocação de marcadores na peça o que ironicamente torna a automação muito manual.

–A maioria das soluções existentes não são construídas para serem flexíveis. Em outras palavras, o sistema pode se tornar obsoleto assim que o usuário tiver que reaproveitar o sistema para uma nova linha de produção. Quando um fabricante decide adaptar o sistema de digitalização 3D automatizado para uma aplicação diferente, pode ser necessário trocar o scanner 3D, robô e/ou software de processamento de imagem. Essa troca normalmente requer uma integração de sistemas totalmente nova, retreinamento e recalibração.

–A ARIS resolve essas limitações, utilizando seus produtos de software proprietários.

–Plataforma de integração modular:ARIS recomenda quaisquer sensores e robôs otimizados comprovados no mercado e, em seguida, executa a integração e implementação.

–Software de Automação (Run):ARIS fornece software para trabalhadores minimamente treinados para executar inspeções programadas repetidamente.

–Software de configuração:ARIS fornece software que permite a configuração fácil de novos programas e análises pós-digitalização à medida que as necessidades dos fabricantes evoluem.

Como os sistemas ARIS podem complementar os CMMs?

A digitalização 3D pode coletar milhões de dados de medição em segundos e, portanto, possui alta resolução e tempo de ciclo rápido. No entanto, não tem um desempenho tão bom quanto as CMMs na medição de superfícies transparentes/translúcidas, brilhantes ou detalhes internos. Por esta razão, mesmo para medir todas as anotações necessárias (pontos de interesse) para uma peça específica, pode ser mais desejável usar CMM e digitalização 3D.

Reconhecendo isso, os OEMs da CMM montaram scanners 3D no braço da CMM, embora este seja um processo muito lento e improdutivo. Por outro lado, passar pela complexidade de ter um robô industrial em um laboratório de inspeção não parece tão ideal.

Como o ARIS supera esse problema é integrando robôs colaborativos com um rápido escaneamento a laser multilinha. Esse sistema tem uma precisão um pouco menor em comparação com os sistemas ARIS com scanners de área 3D (por exemplo, luz azul estruturada), enquanto maximiza a velocidade e a produtividade e também supera outros tipos de digitalização 3D para superfícies reflexivas.

Além disso, ele pode digitalizar peças maiores de forma significativamente mais eficaz sem perder a precisão, pois você pode usar mecanismos de rastreamento externos para costurar imagens ao vivo enquanto o robô está em movimento (capturando os dados).

Finalmente, usando robôs colaborativos, este sistema pode ser implantado em áreas com processos humanos existentes e, portanto, pode ser configurado ao lado de um CMM complementando as medições do CMM em tempo real.

Estudo de caso da vida real para o sistema de precisão

Um relatório de inspeção completo é gerado para uma peça fundida usando um sistema ARIS de referência, com uma variedade de anotações necessárias para garantir a qualidade. Em seguida, um estudo Gage R&R é realizado nas medições, onde a precisão (repetibilidade e reprodutibilidade) é testada e comparada com os padrões da indústria bem aceitos.

Este teste de precisão busca informar se os sistemas automatizados de digitalização 3D podem ser implantados na produção, em vez de apenas no laboratório, tanto para FAI (Inspeção do Primeiro Artigo) quanto para inspeção em produção, levando a uma economia significativa de custos.

A escolha de scanners 3D geralmente é mais importante do que a do braço robótico, pois tolerâncias variadas, acabamentos de superfície e tamanhos de peças podem exigir diferentes precisão óptica e/ou dispositivos de campo de visão. Normalmente, os dispositivos de campo de visão maiores e mais precisos são mais caros; e é devido a esse fator de preço que a capacidade de plug-and-play de vários tipos de scanners 3D oferecidos pelo software de integração ARIS é importante para atingir a precisão e o tempo de ciclo necessários dentro do orçamento alocado. Como exemplo, existem scanners 3D com precisão de ± 2,5 μm, mas custariam facilmente mais de US$ 100.000.

Uma vez que o scanner e o robô são colocados e conectados, uma configuração inicial de calibração das posições relativas do scanner 3D e do robô é realizada. Isso é feito pelo software de automação ARIS, no qual o operador, com apenas um clique, pode realizar a calibração necessária automaticamente. Em alguns casos, o scanner 3D também precisa ser calibrado diariamente (especialmente com mudanças de temperatura) e isso é tratado automaticamente através do software de automação da ARIS com o mínimo de intervenção humana. Para o sistema de referência utilizado, o processo de calibração inicial levou menos de 15 minutos do tempo do operador manual.

O resultado mostra que mesmo em um ambiente em produção, com investimento mínimo, a solução é capaz de fornecer precisão semelhante às CMMs. Ela mostrou uma precisão um pouco pior em comparação com as CMMs de laboratório, mas provou ser superior às portáteis. Especialmente porque muitas CMMs de alta precisão em laboratório exigem controles como piso de concreto e uma sala com temperatura/vibração controlada, os scanners 3D sendo menos suscetíveis a tais externalidades se manifestam na flexibilidade e eficiência que uma solução automatizada de controle de qualidade de digitalização 3D robótica pode oferecer.

O sistema ARIS pode funcionar com a infraestrutura existente dos fabricantes automotivos e fornecer um forte retorno sobre o investimento (ROI). Esse ROI pode ser obtido sem a necessidade de substituir os processos CMM existentes, utilizando sistemas ARIS colaborativos.

Editado pelo editor do anuário Bill Koenig a partir de informações fornecidas pela ARIS Technology.