Proyecto de investigación exitoso sobre robots de medición autónomos

El robot de medición autónomo detecta su objetivo de forma independiente con la ayuda de cámaras y se alinea con la carrocería para inspeccionar la holgura y la unión en las posiciones deseadas sin interacción humana.

– La tendencia hacia una mayor modularidad y una mayor variedad de variantes en la producción requiere sistemas de aseguramiento de calidad más flexibles
– Un consorcio formado por ZEISS, el Instituto de Tecnologías Láser en Medicina y Metrología (ILM), el Instituto de Medición, Control y Microtécnica (MRM) de la Universidad de Ulm y BMW ha investigado con éxito una solución orientada al futuro

ZEISS, como proveedor líder de soluciones innovadoras en medición en línea, que combina con ZEISS AICell trace la supervisión en tiempo real del proceso y la tecnología de medición en línea metrológicamente trazable en una celda, conoce las demandas y estrategias de sus clientes a través del intercambio con ellos. Con el apoyo del Ministerio Federal de Educación e Investigación (BMBF), ZEISS ha investigado y desarrollado, en un consorcio con los socios BMW, el Instituto de Medición, Control y Microtécnica (MRM) de la Universidad de Ulm y el Instituto de Tecnologías Láser en Medicina y Metrología (ILM), el concepto de un robot de medición autónomo (AuMeRo) como respuesta a estos desarrollos. Un ejemplar completamente funcional ya ha demostrado este año que el AuMeRo puede realizar tareas como la inspección de ranuras y la unión en partes de carrocería sin pintar o pintadas en su totalidad.

“Una línea de producción rígida para un producto estándar, en la que se produce la mayor cantidad posible de unidades, — este concepto establecido podría pronto ser cosa del pasado”, dijo Manuel Schmid, gerente de producto en ZEISS IQS. Cada vez más las demandas individuales de los clientes conducen a una mayor variedad de variantes en los productos y, por lo tanto, a una necesidad de modularización en su fabricación. Industrias particularmente afectadas, como la automotriz, planean a largo plazo resolver procesos de fabricación secuenciales con estaciones altamente especializadas en el futuro cercano y reemplazarlas por islas de producción flexibles.

Competencias combinadas para un sistema inteligente y autónomo

El AuMeRo es una plataforma rectangular con ruedas en la parte inferior y un brazo robótico con un sensor de medición óptica en la parte superior. “Este aspecto hardware, por sí solo, no es revolucionario”, explica el Dr. Matthias Karl del departamento de investigación del grupo ZEISS. “La tarea principal era crear, en el lado del software, la inteligencia necesaria para el movimiento autónomo hacia el objeto, su medición y el procesamiento de datos.” Para superar este desafío en el proyecto de investigación, los socios combinaron sus áreas de competencia respectivas.

El Instituto de Medición, Control y Microtécnica de la Universidad de Ulm se enfoca en la conducción autónoma en colaboración con varios fabricantes de automóviles. Por ello, desarrolló e implementó la solución de navegación para la plataforma de medición móvil, que puede desplazarse de forma autónoma hacia el objeto objetivo y evitar obstáculos de manera segura. El Instituto de Tecnologías Láser en Medicina y Metrología tiene una amplia experiencia en medición óptica. Investigó y desarrolló un método para medir simultáneamente partes de carrocería crudas, coloreadas y pintadas con superficies no cooperativas, utilizando el mismo equipo de medición. ZEISS, como coordinador del consorcio, participó con ZEISS Industrial Quality Solutions (IQS) y el departamento de investigación del grupo ZEISS, que se encargó de la tecnología óptica aplicada, mientras que la investigación del grupo ZEISS garantizó el movimiento del brazo robótico, el reconocimiento de objetos y el control de las posiciones de medición mediante reconocimiento óptico de imágenes en combinación con aprendizaje automático. El socio de aplicación BMW, como uno de los principales fabricantes de automóviles premium, aportó un contexto práctico tangible al proyecto.

Satisfacer demandas individuales de los clientes y aumentar la eficiencia al mismo tiempo

“El usuario selecciona a través del software un objeto, por ejemplo, una puerta de vehículo, su ubicación aproximada y luego el plan de medición relevante. A partir de ese momento, AuMeRo actúa de manera completamente autónoma”, explica Manuel Schmid. La detección del objeto se realiza mediante una cámara y se basa en un gemelo digital del objeto. Para la medición real, la plataforma móvil se equipa con sensores ópticos adicionales: para ello, en el ILM se desarrolló un equipo de medición especial con ventajas para tiempos de medición cortos y condiciones ambientales robustas, que utiliza holografía digital de múltiples longitudes de onda. De esta manera, en una sola captura, se pueden obtener datos topográficos de toda una superficie, tanto para superficies difusas como reflectantes. Después de que la plataforma encuentra y se acerca al objeto, el brazo robótico mueve la cabeza de medición según los requisitos del programa de medición, teniendo en cuenta las condiciones espaciales actuales. “Gracias a su capacidad de movilidad autónoma y reconocimiento de objetos, AuMeRo está listo para un futuro en el que las islas de producción móviles y modulares sean la norma, y permite realizar mediciones en cualquier lugar y momento donde sean necesarias”, dice Schmid. “Pero ya puede aprovechar sus ventajas al máximo para los fabricantes, por ejemplo, en auditorías de productos, donde actualmente la medición y la documentación se realizan manualmente en la sala de medición. Con AuMeRo, esto es mucho más eficiente, automatizado y reproducible, con resultados de medición de alta calidad y fiabilidad constante.”

“Hemos podido demostrar con el proyecto de investigación que el concepto funciona sin restricciones y que puede adaptarse fácilmente a nuevos objetos y planes de medición. Esto abre ampliamente las puertas a esta tecnología”, dice el coordinador general del consorcio, el Dr. Matthias Karl. Jan-Klaus Dziergwa, director del proyecto de carrocería y gestión de calidad en BMW Group, está entusiasmado con el resultado: “En BMW estamos muy interesados en satisfacer las demandas individuales de los clientes y, al mismo tiempo, seguir mejorando nuestra eficiencia durante la producción y la garantía de calidad. Esto requiere métodos y tecnologías innovadoras, y AuMeRo es un excelente ejemplo de ello.”