À mesure que les volumes de production augmentent, le maintien de la précision dimensionnelle sans ralentir la production devient un défi majeur pour les constructeurs automobiles.
Pour la Lotus Emira, la nécessité d'augmenter le débit et d'assurer une qualité constante a conduit à la mise en place d'un système d'inspection automatisé des véhicules, capable d'effectuer une vérification dimensionnelle complète à la vitesse de la chaîne de production. Cette solution associe la technologie des machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) à double bras à un balayage laser de pointe afin de fournir des retours d'information rapides pour le contrôle des processus et l'amélioration continue.
Relever le défi de l'inspection des véhicules à l'échelle de la production
Les méthodes d'inspection traditionnelles reposaient sur la mesure manuelle de véhicules échantillons à l'aide d'une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) équipée d'un palpeur.
Ce processus présentait plusieurs limites :
- Seuls certains véhicules pouvaient être contrôlés
- Les cycles d'inspection peuvent durer plusieurs heures
- Les véhicules devaient être retirés de la chaîne de production puis y être réintégrés
- Il fallait souvent repositionner l'appareil pendant la mesure
- Des problèmes dimensionnels potentiels entre les véhicules inspectés pourraient passer inaperçus
À mesure que les volumes de production d'Emira augmentaient, il est devenu nécessaire d'adopter une approche d'inspection plus rapide et plus complète.
Inspection automatisée des véhicules à la vitesse de la chaîne de production
La cellule d'inspection s'articule autour d'une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) à double bras horizontal, dont le volume de mesure est suffisamment grand pour accueillir une carrosserie de véhicule entière.
Installé en partie sous le niveau du sol, ce système permet aux véhicules à guidage automatique (AGV) de transférer les voitures directement dans la zone de mesure sans avoir recours à des équipements de levage.
Des scanners laser à triple ligne, montés sur les deux bras de mesure, inspectent simultanément les côtés opposés du véhicule, permettant ainsi une vérification dimensionnelle à la vitesse de la chaîne de production.
Ce débit permet d'intégrer le contrôle dimensionnel au processus de production sans créer de goulot d'étranglement.
Le positionnement infini améliore la flexibilité de numérisation
Les scanners laser sont montés sur des articulations CNC à deux axes qui permettent une rotation continue plutôt qu'un indexage angulaire fixe.
Cela présente plusieurs avantages :
- Positionnement précis des scanners tout au long d'un cycle d'inspection
- Accès amélioré aux éléments difficiles d'accès à l'intérieur et à l'extérieur de la carrosserie du véhicule
- Acquisition plus rapide des données relatives aux surfaces de forme libre
- Orientation optimisée du capteur pour une meilleure efficacité de mesure
Lorsqu'ils opèrent à l'intérieur de la structure du véhicule, les poignets peuvent pivoter automatiquement, selon les instructions du programme, afin d'inspecter les éléments internes sous différents angles.
Les programmes de mesure qui commandent chaque bras sont en fait des images miroir l'un de l'autre, auxquels s'ajoutent des mouvements supplémentaires destinés à tenir compte des différences entre les côtés gauche et droit de la carrosserie du véhicule.
Le balayage à triple laser accélère la collecte des données
Chaque scanner projette simultanément trois bandes laser, ce qui permet de collecter nettement plus de données de surface en un seul passage qu'avec les scanners à ligne unique classiques.
Les avantages comprennent :
- Des cycles d'inspection plus rapides
- Acquisition d'un nuage de points à haute densité
- Mesure de surfaces complexes de forme libre
- Des performances fiables sur différentes couleurs et surfaces réfléchissantes
- Réglage automatique des paramètres de balayage pendant la mesure
Ces scanners offrent également une distance de travail accrue, ce qui facilite l'accès aux éléments du véhicule difficiles à atteindre.
Inspection en deux étapes de la carrosserie du véhicule
Les véhicules peuvent être contrôlés automatiquement à deux étapes de leur fabrication.
Étape 1
Inspection après la mise en charpente.
Étape 2
Contrôle après l'assemblage complet du véhicule.
Les données d'identification du véhicule sont lues automatiquement afin de déterminer le programme de contrôle approprié.
Au cours de ces deux étapes, environ 130 mesures dimensionnelles sont effectuées afin de vérifier la précision du véhicule.
Les zones d'inspection critiques comprennent :
- Points de fixation de la suspension
- Emplacements de fixation du moteur
- Géométrie du corps
- Conditions relatives aux jeux et à l'alignement entre les panneaux
Le contrôle de l'écart et de l'alignement revêt une importance particulière, car il influe directement sur la qualité perçue du véhicule fini.
Programmation assistée par CAO et comparaison numérique
Les procédures d'inspection sont principalement générées à partir de modèles CAO à l'aide du logiciel
CAMIO.
Cette approche permet d'optimiser les trajectoires du scanner tout en garantissant que les surfaces mesurées restent dans le champ de vision du capteur.
Les données de nuages de points acquises sont traitées afin de créer des maillages détaillés pouvant être comparés directement à des modèles CAO.
Les fonctionnalités d'analyse comprennent :
- Extraction de caractéristiques
- Évaluation des tolérances géométriques et des cotes (GD&T)
- Analyse de profil
- Rapports
- Retour d'expérience sur la production
Les données ainsi obtenues fournissent des informations précieuses tant pour la vérification de la qualité que pour l'amélioration des processus.
Le retour d'information en temps réel facilite le contrôle des processus
Le système d'inspection ne se limite pas à la validation dimensionnelle des carrosseries.
Les résultats des mesures sont réinjectés dans les processus de fabrication afin de contribuer à :
- Détecter les variations à un stade précoce
- Améliorer la cohérence des processus
- Réduire les retouches
- Soutenir les initiatives d'amélioration continue
- Renforcer le contrôle dimensionnel des assemblages composites
Ces retours d'expérience sont particulièrement précieux dans les processus de fabrication impliquant des structures composites collées, où les variations de processus peuvent influencer les performances dimensionnelles finales.
Selon Lotus, ces données de mesure permettent de valider et de contrôler les processus de fabrication, garantissant ainsi une qualité de construction constante des véhicules et une amélioration continue de la production.
Soutenir la fabrication dans le cadre de l'Industrie 4.0
La cellule de métrologie automatisée a été mise en place avant le lancement de la production d'Emira et s'inscrit dans le cadre d'une stratégie plus large de fabrication numérique.
Ce système permet de réaliser des contrôles dimensionnels dans le but de soutenir activement et d'améliorer les processus de production, plutôt que de se contenter de vérifier les mesures effectuées.
Les avantages comprennent :
- Processus d'inspection automatisés
- Réduction des interventions manuelles
- Accès plus rapide aux données dimensionnelles
- Amélioration de l'efficacité de la production
- Réduction des coûts liés à la qualité
- Soutien à l'amélioration continue des processus
Outre le contrôle en cours de fabrication, des systèmes similaires peuvent être mis en œuvre pour les audits qualité, les activités de vérification et les applications de mesure sur les chaînes de production.
L'inspection automatisée des véhicules améliore le contrôle de la production
En associant la technologie des machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) à double bras, le balayage laser à triple ligne et l'analyse automatisée des données, Lotus a mis au point un processus d'inspection capable de s'adapter aux exigences de production tout en garantissant des normes dimensionnelles élevées.
La capacité à réaliser une inspection complète de la carrosserie à différentes étapes de la fabrication permet d'obtenir des informations détaillées sur le processus, facilite le contrôle de la qualité dimensionnelle et contribue à garantir la cohérence de la production à mesure que les volumes de fabrication augmentent.
