Úspěšný výzkumný projekt autonomních měřicích robotů

Autonomní měřicí robot rozpozná svůj cíl pomocí kamer samostatně a zaměřuje se na karoserii, aby bez zásahu člověka zkontroloval štěrbiny a soudržnost na požadovaných místech.

– Trend směrem k větší modularitě a vyšší variabilitě v produkci vyžaduje flexibilnější zajištění kvality
– Konsorcium ze ZEISS, Institutu pro laserové technologie v medicíně a metrologii (ILM), Institutu pro měření, řízení a mikrotechniku (MRM) na Univerzitě Ulm a BMW úspěšně vyvíjelo řešení pro budoucnost

ZEISS jako vedoucí poskytovatel inovativních řešení v oblasti inline měření, které s ZEISS AICell trace kombinuje sledování procesu v reálném čase a metrologicky zpětně dohledatelné inline měřicí techniky v jedné buňce, díky výměně s klienty zná jejich požadavky a strategie. S podporou spolufinancování Ministerstvem školství a výzkumu Německa (BMBF) vyvinulo ZEISS ve spolupráci s partnery BMW, Institutem pro měření, řízení a mikrotechniku (MRM) na Univerzitě Ulm a Institutem pro laserové technologie v medicíně a metrologii (ILM) koncept autonomního měřicího robota (AuMeRo) jako odpověď na tyto výzvy. Plně funkční exemplář již tento rok dokázal, že AuMeRo zvládne úkoly jako inspekce mezery a soudržnosti na nelakovaných nebo lakovaných karosářských dílech v plném rozsahu.

„Pevná výrobní linka pro standardní produkt, na které se vyrábí co největší počet kusů – tento zavedený koncept by mohl být brzy minulostí“, řekl Manuel Schmid, produktový manažer u ZEISS IQS. Čím více individuálních přání zákazníků, tím větší rozmanitost variant produktů a tím i nutnost modularizace jejich výroby. Obory jako automobilový průmysl proto plánují dlouhodobě řešit sekvenální výrobní procesy s vysoce specializovanými stanicemi a je nahradit flexibilně použitelnými výrobními ostrovy.

Kombinované kompetence pro inteligentní, autonomní systém

AuMeRo je obdélníková platforma s kolečky dole a robotickým ramenem s optickým měřicím senzorem nahoře. „Tento hardwareový aspekt sám o sobě není samozřejmě revoluční“, vysvětluje Dr. Matthias Karl z výzkumné skupiny ZEISS. „Podstatnou úlohou bylo na softwarové straně vytvořit potřebnou inteligenci pro autonomní pohyb ke objektu, jeho měření a zpracování dat.“ Aby bylo možné tuto výzvu v rámci výzkumného projektu zvládnout, spojili partneři své odborné kompetence.

Institut pro měření, řízení a mikrotechniku na Univerzitě Ulm se zaměřuje na autonomní řízení v spolupráci s několika automobilkami. Vyvinul a implementoval navigační řešení pro mobilní měřicí platformu, která se dokáže autonomně pohybovat k cílovému objektu a bezpečně obejít překážky. Institut pro laserové technologie v medicíně a metrologii má dlouholeté zkušenosti v optickém měření. Vyvinul metodu současného měření surových, zbarvených a lakovaných karosářských dílů s nespolupracujícími povrchy pomocí stejného měřicího zařízení. ZEISS jako koordinátor konsorcia zastupoval ZEISS Industrial Quality Solutions (IQS) a výzkumnou skupinu, přičemž ZEISS IQS přispěl praktickým optickým měřením a výzkumná skupina zajišťovala pohyb robotického ramene, rozpoznávání objektů a řízení měřicích pozic pomocí optického rozpoznávání obrazu ve spojení s strojovým učením. Výzkumný partner BMW, jeden z předních výrobců prémiových vozů, poskytl projektu konkrétní praktický kontext.

Splnit individuální přání zákazníků a zároveň zvýšit efektivitu

„Uživatel pomocí softwaru vybere objekt, například dveře vozu, jejich hrubé umístění a následně relevantní měřicí plán. Od tohoto bodu jedná AuMeRo plně autonomně“, vysvětluje Schmid. Rozpoznání objektu probíhá pomocí kamery a je založeno na digitálním dvojníku objektu. Pro samotné měření je mobilní platforma vybavena dalšími optickými senzory: na ILM byl vyvinut speciální měřicí přístroj s výhodami pro krátké měřicí časy a odolnost vůči okolním vlivům, využívající digitální holografii s více vlnovými délkami. Tímto způsobem lze během jednoho snímku získat topografická data celé plochy pro difuzní a/nebo zrcadlově odrážející se povrchy. Poté, co platforma najde a dojede k objektu, pohybuje robotické rameno měřicím hlavou podle požadavků měřicího programu s ohledem na aktuální prostorové podmínky. „Díky své schopnosti autonomní mobility a rozpoznávání objektů je AuMeRo připraven na budoucnost, kdy mobilní, modulární výrobní ostrovy budou běžné, a umožňuje měření vždy tam a tehdy, kde je právě potřeba“, říká Schmid. „Ale již nyní může plně využít výhod, například při auditech produktů, kdy je měření a dokumentace prováděno ručně v měřicí místnosti. S AuMeRo je to mnohem efektivnější, automatizované a opakovatelné s konstantně vysokou kvalitou a vypovídací hodnotou výsledků měření.“

„Dokázali jsme s tímto výzkumným projektem demonstrovat, že koncept funguje bez jakýchkoli omezení a dá se snadno přizpůsobit novým objektům a měřicím plánům. Tím jsou dveře otevřené této technologii“, říká koordinátor celého konsorcia Dr. Matthias Karl. Jan-Klaus Dziergwa, vedoucí projektu karosářství a řízení kvality v BMW Group, je z výsledku nadšen: „V BMW máme velký zájem na splnění individuálních přání zákazníků a zároveň na neustálé zvyšování efektivity výroby a kontroly kvality. To vyžaduje inovativní metody a technologie, a AuMeRo je pro to vynikajícím příkladem.“