Как робототехника революционизирует контроль качества: практическое руководство для производителей

Роботизированный контроль способен повысить эффективность производства, улучшить качество продукции и снизить затраты. Но что это такое и почему стоит его внедрять? В этой статье — основная информация для производителей.

Что такое роботизированный контроль?

Существует два основных типа роботизированного контроля, что может вызвать путаницу:

1. Мобильный робототехнический контроль — обычно подразумевает использование небольших мобильных роботов или дронов для проведения крупномасштабных инспекций. Например, дроны всё чаще применяют для осмотра длинных трубопроводов, линий электропередач и сооружений. Именно этот тип роботов чаще всего встречается в поиске по запросу «роботизированная инспекция».
2. Метрологические роботы — метрология, наука об измерениях, является термином, используемым специалистами по контролю в производстве. Роботизированная метрология обычно предполагает установку метрологического датчика на фланец робота-манипулятора.

Для наших целей наибольший интерес представляет роботизированная метрология. Хотя оба типа используют роботов с датчиками, метрологические роботы обеспечивают высокую точность измерений, необходимую для контроля готовых изделий.

Роботизированная метрология: базовый подход

Использование робота для контроля изделий довольно просто. На фланец робота устанавливается метрологический зонд. Затем роботу задается заданная траектория движения с помощью программного обеспечения, такого как RoboDK. Зонд регулярно снимает показания, постепенно формируя сканированную модель изделия. Эта модель опирается на точное знание положения датчика в момент каждого измерения.

Полученная сканированная модель может анализироваться автоматически с помощью ПО, вручную инженером по контролю качества или комбинированным способом.

Зачем использовать роботизированный контроль?

В 1990-х годах роботизированная метрология считалась «недоступной для средней компании по бюджету». Сегодня ситуация кардинально изменилась: стоимость значительно снизилась, а преимущества делают роботизированный контроль целесообразным во многих производственных сценариях.

Преимущества роботизированной метрологии становятся очевидны при сравнении с двумя другими методами:

1. Координатно-измерительные машины (КИМ)

Это высокоточные декартовы позиционирующие станки, на которые устанавливается измерительный зонд. Благодаря высокой жесткости они обеспечивают исключительную точность позиционирования. Однако они дороги, неповоротливы и имеют ограниченную рабочую зону, что лишает возможность контролировать крупногабаритные изделия.

В сравнении, роботизированная метрология более гибка, обеспечивает огромную рабочую зону и может быть менее затратной.

2. Переносные КИМ

Новое поколение метрологических приборов предназначено для ручной работы. Инженер держит зонд в различных точках изделия, а внешние сенсоры отслеживают точное положение зонда в 3D-пространстве. Они гибче стационарных КИМ, но требуют ручного перемещения зонда, что утомительно и монотонно.

Роботизированная метрология берет на себя скучную, повторяющуюся часть работы. Это повышает общую эффективность процесса, позволяя инженеру сосредоточиться на анализе сканов на предмет дефектов. Кроме того, это позволяет контролировать больше изделий, что ведет к повышению качества продукции.

Достаточно ли точны роботы для метрологии?

Роботизированная метрология набирает обороты в промышленности. Журнал Metrology News недавно заявил, что промышленные роботы — это «метрологическое решение будущего». Профессиональное издание Quality Mag освещает тему метрологических роботов уже не менее семи лет.

Традиционно, как поясняет статья в Quality Mag, роботизированная метрология была нецелесообразна из-за меньшей точности роботов по сравнению с КИМ. Это затрудняло обеспечение необходимой точности измерений, что критично для метрологии. Примитивная калибровка, доступная в прошлом, не компенсировала тепловое расширение звеньев робота, что еще больше снижало точность.

Как мы рассматривали в статье о роботизированной обработке, роботы обладают высокой повторяемостью, но низкой жесткостью, что снижает их абсолютную точность. Современные методы калибровки позволяют значительно повысить точность робота и в некоторых случаях даже учитывать тепловое расширение.

Благодаря появлению переносных КИМ — некоторые из которых работают даже с коллаборативными роботами низкой точности — эта проблема решается проще чем когда-либо. Система Creaform Cube-R — пример автоматизированной системы контроля качества, где переносная КИМ управляется роботом.

Простой роботизированный контроль с RoboDK

Программировать робота для контроля с помощью RoboDK довольно легко. Сначала устанавливается измерительный зонд на фланец робота.

Затем программируется траектория робота в соответствии с требованиями зонда. Если зонд требует движение по сложной непрерывной траектории, можно использовать мастера 3D-печати или обработки. Если нужно перемещаться в конкретные точки — подойдет функция точечной сварки. В каждой позиции программа робота должна активировать зонд для снятия измерения.

Мы видели множество успешных проектов автономного контроля деталей с использованием RoboDK. О двух таких проектах можно почитать в нашем блоге:

• Автоматизированный контроль лопастей турбин — как компания Sensor Coating Systems использовала RoboDK для программирования робота ABB для инспекции лопастей турбин.
• Автоматизированный контроль в NASA — как NASA применила RoboDK для программирования коллаборативного робота UR10 для осмотра фюзеляжей самолетов.

Использовали бы вы роботизированный контроль? Поделитесь мнением в комментариях или присоединитесь к обсуждению в LinkedIn, Twitter, Facebook, Instagram или на форуме RoboDK.