A medida que aumentan los volúmenes de producción, mantener la precisión dimensional sin ralentizar la fabricación se convierte en un gran reto para los fabricantes de vehículos.
En el caso del Lotus Emira, la necesidad de aumentar el rendimiento y garantizar una calidad constante llevó a la implantación de un sistema automatizado de inspección de vehículos capaz de realizar una verificación dimensional exhaustiva a la velocidad de la línea de producción. La solución combina la tecnología de máquinas de medición por coordenadas (CMM) de doble brazo con un escaneo láser avanzado para proporcionar información rápida que permita el control de procesos y la mejora continua.
Afrontar el reto de la inspección de vehículos a escala de producción
Los métodos de inspección tradicionales se basaban en la medición manual de vehículos de muestra mediante una máquina de medición por coordenadas (CMM) equipada con un palpador.
Este proceso presentaba varias limitaciones:
- Solo se podían inspeccionar determinados vehículos
- Los ciclos de inspección podrían durar varias horas
- Era necesario retirar los vehículos de la línea de producción y volver a incorporarlos a ella
- A menudo era necesario volver a colocar el dispositivo durante la medición
- Podrían pasar desapercibidos posibles problemas dimensionales entre los vehículos inspeccionados
A medida que aumentaban los volúmenes de producción de Emira, se hizo necesario adoptar un método de inspección más rápido y exhaustivo.
Inspección automatizada de vehículos a la velocidad de la línea de producción
La célula de inspección se basa en una máquina de medición por coordenadas (CMM) de doble brazo horizontal con un volumen de medición lo suficientemente amplio como para albergar toda la carrocería de un vehículo.
Instalado parcialmente por debajo del nivel del suelo, el sistema permite que los vehículos guiados automáticamente (AGV) trasladen los coches directamente a la zona de medición sin necesidad de equipos de elevación.
Los escáneres láser de triple línea, instalados en ambos brazos de medición, inspeccionan simultáneamente los lados opuestos del vehículo, lo que permite la verificación dimensional a la velocidad de la línea de producción.
El rendimiento permite integrar la inspección dimensional en el proceso de producción sin crear un cuello de botella.
El posicionamiento infinito mejora la flexibilidad de escaneo
Los escáneres láser están montados en articulaciones CNC de dos ejes que permiten una rotación continua, en lugar de un indexado angular fijo.
Esto ofrece varias ventajas:
- Posicionamiento preciso de los escáneres a lo largo de un ciclo de inspección
- Mejora del acceso a elementos de difícil acceso tanto en el interior como en el exterior de la carrocería del vehículo
- Adquisición más rápida de datos de superficies de forma libre
- Orientación optimizada del sensor para una mayor eficiencia en la medición
Cuando se trabaja dentro de la estructura del vehículo, las muñecas pueden girar automáticamente mediante un control programado para inspeccionar los elementos internos desde múltiples ángulos.
Los programas de medición que controlan cada brazo son, en la práctica, imágenes especulares entre sí, con movimientos adicionales aplicados para adaptarse a las diferencias entre los lados izquierdo y derecho de la carrocería del vehículo.
El escaneo con triple láser acelera la captura de datos
Cada escáner proyecta tres franjas láser simultáneamente, lo que permite recopilar una cantidad significativamente mayor de datos de la superficie en una sola pasada que los escáneres convencionales de una sola línea.
Las ventajas incluyen:
- Ciclos de inspección más rápidos
- Captura de nubes de puntos de alta densidad
- Medición de superficies complejas de forma libre
- Rendimiento fiable en diferentes colores y superficies reflectantes
- Ajuste automático de los parámetros de escaneo durante la medición
Los escáneres también cuentan con una mayor distancia de trabajo, lo que facilita el acceso a elementos del vehículo de difícil acceso.
Inspección de la carrocería del vehículo en dos fases
Los vehículos pueden someterse a una inspección automática en dos fases de su fabricación.
Fase 1
Inspección tras el proceso de armazón.
Fase 2
Inspección tras el montaje completo del vehículo.
Los datos de identificación del vehículo se leen automáticamente para determinar el programa de inspección adecuado.
En ambas fases se realizan aproximadamente 130 mediciones dimensionales para verificar la precisión del vehículo.
Las áreas de inspección críticas incluyen:
- Puntos de fijación de la suspensión
- Puntos de fijación del motor
- Geometría corporal
- Condiciones de holgura y alineación entre paneles
El control de las holguras y el alineamiento es especialmente importante, ya que influye directamente en la calidad percibida del vehículo acabado.
Programación basada en CAD y comparación digital
Las rutinas de inspección se generan principalmente a partir de modelos CAD mediante el software
CAMIO.
Este enfoque permite optimizar las trayectorias del escáner, al tiempo que garantiza que las superficies medidas permanezcan dentro del campo de visión del sensor.
Los datos de la nube de puntos capturados se procesan para crear mallas detalladas que pueden compararse directamente con los modelos CAD.
Las capacidades de análisis incluyen:
- Extracción de características
- Evaluación de GD&T
- Análisis de perfiles
- Informes
- Comentarios sobre la producción
Los datos obtenidos aportan información valiosa tanto para la verificación de la calidad como para la mejora de los procesos.
La información en tiempo real facilita el control de los procesos
El sistema de inspección ofrece algo más que la validación dimensional de las carrocerías de los vehículos.
Los resultados de las mediciones se incorporan a los procesos de fabricación para contribuir a:
- Detectar las variaciones a tiempo
- Mejorar la uniformidad de los procesos
- Reducir las repeticiones de trabajo
- Apoyar las iniciativas de mejora continua
- Mejorar el control dimensional de los conjuntos de materiales compuestos
Esta información resulta especialmente valiosa en los procesos de fabricación que implican estructuras compuestas unidas, en los que las variaciones del proceso pueden influir en el comportamiento dimensional final.
Según Lotus, los datos de medición contribuyen a validar y controlar los procesos de fabricación, lo que garantiza una calidad constante en la fabricación de los vehículos y la mejora continua de la producción.
Apoyo a la fabricación en el marco de la Industria 4.0
La célula de metrología automatizada se puso en marcha antes del inicio de la producción de Emira y forma parte de una estrategia más amplia de fabricación digital.
El sistema permite realizar inspecciones dimensionales con el fin de respaldar y mejorar de forma activa los procesos de producción, en lugar de limitarse a verificar las mediciones ya realizadas.
Las ventajas incluyen:
- Flujos de trabajo de inspección automatizados
- Menor intervención manual
- Acceso más rápido a los datos dimensionales
- Mayor eficiencia en la fabricación
- Reducción de los costes relacionados con la calidad
- Apoyo a la mejora continua de los procesos
Además de la inspección durante el proceso, se pueden implementar sistemas similares para auditorías de calidad, actividades de verificación y aplicaciones de medición en la línea de producción.
La inspección automatizada de vehículos mejora el control de la fabricación
Mediante la combinación de la tecnología de máquinas de medición por coordenadas (CMM) de doble brazo, el escaneo láser de triple línea y el análisis automatizado de datos, Lotus ha creado un proceso de inspección capaz de adaptarse al ritmo de las necesidades de producción, al tiempo que mantiene unos elevados estándares dimensionales.
La capacidad de llevar a cabo una inspección exhaustiva de la carrocería del vehículo en distintas fases de la fabricación proporciona información detallada sobre el proceso, facilita el control de calidad dimensional y contribuye a garantizar la uniformidad de la producción a medida que aumentan los volúmenes de fabricación.
