С тех пор как в 1948 году был построен первый автомобиль Lotus, компания стала маяком в автомобильной промышленности благодаря разработке и производству высокопроизводительных автомобилей, рожденных легендарным успехом на гоночной трассе. Последний спортивный автомобиль, Emira, является самой точной моделью, когда-либо созданной Lotus, благодаря повышению уровня контроля качества на заводе компании по производству спортивных автомобилей в Норфолке, Англия. Она включает в себя инвестиции в 5-осевую двуплечую координатно-измерительную машину HC-90TR (КИМ) компании LK Metrology. Автоматизированная многосенсорная инспекционная камера, являющаяся частью многомиллионных инвестиций, сделанных Lotus с 2017 года, обеспечивает абсолютный, 100-процентный, бесконтактный контроль размеров на скорости производственной линии, позволяя осуществлять контроль качества в режиме реального времени.
Установленная КИМ вмонтирована в пол на один метр на специальном фундаменте. Это означает, что автомобиль для осмотра, перевозимый на автоматизированном управляемом транспортном средстве (AGV), может попасть в эту зону без использования подъемного оборудования. Номинальный объем машины составляет 6,3 м x 1,6 м x 2,5 м, что достаточно для размещения целого кузова автомобиля. Усовершенствованные трехлазерные поперечные сканеры установлены на обеих рукоятках для автоматического измерения характеристик одновременно с обеих сторон автомобиля Lotus Emira. LK HC-90 заявлена как самая точная в мире серия КИМ с горизонтальной рукой, способная измерять с объемной точностью 10,0 мкм + L/200 и с повторяемостью 6 мкм. Машина сочетает в себе высокую производительность КИМ мостового типа с гибкостью горизонтально-рычажной конфигурации, широко используемой на заводах по производству автомобилей.
КИМ выполняет автоматизированные измерительные циклы настолько быстро, что успевает за быстрым временем TAKT, определяющим скорость производственной линии Emira. Быстрая пропускная способность позволяет проверять каждый автомобиль, что делает эту модель Lotus первой, чье производство поддерживается таким всеобъемлющим контролем качества. В ходе двух посещений автомобиля на разных этапах сборки на LK HC-90TR выполняется в общей сложности 130 измерений в ходе процедур сканирования, занимающих примерно 12 минут и 8 минут соответственно. Быстрые циклы контроля оставляют достаточно времени для того, чтобы AGV, доставивший шасси на КИМ, смог загрузить его и затем вернуть на линию. Перед началом метрологического контроля есть время для проверки выравнивания автомобиля относительно системы опорных точек КИМ, а также для калибровки лазерных сканеров с помощью специальных калибровочных сфер. Для обеспечения скорости и точности, они проверяются на ощупь с помощью датчиков, которые автоматически меняются манипуляторами с автоматической сменной стойки. Один и тот же датчик используется для измерения некоторых критических внутренних размеров кузова автомобиля, в то время как лазерный сканер выполняет высокоскоростное сканирование участков поверхности свободной формы.
По сравнению с традиционной практикой контроля качества, лежащей в основе производства этих спортивных автомобилей ручной сборки, изготовленных из высокотехнологичных легких композитных панелей, преимущества быстрого получения облака точек и оцифровки в камере LK огромны. Раньше образец шасси подвергался линейным измерениям на ручной КИМ, оснащенной рукой с контактным датчиком. На проверку меньшего количества деталей уходило до пяти часов, как правило, на каждом десятке шасси, которые приходилось снимать с производства и снова устанавливать на место. Ошибки могли возникнуть не только из-за вмешательства человека, но и из-за необходимости изменять положение автомобиля во время проверки, чтобы компенсировать ограниченный ход оси КИМ с ручным манипулятором. Более того, любой из непроверенных автомобилей между образцами мог оказаться вне допуска, что привело бы к трудоемкой и дорогостоящей доработке в дальнейшем.
Том Макрилл, менеджер по размерному качеству на заводе, прокомментировал: "Lotus Emira - это наш последний новый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, поскольку в будущем мы переходим на полностью электрические двигатели. Мы нацеливаемся на премиальный сегмент мирового рынка, поэтому для обеспечения высокого качества сборки требуется очень стабильный производственный процесс".
Необходимое решение по контролю качества для соответствия темпам производства автомобилей
"Темпы производства этой модели автомобиля в 2022 году значительно выше, чем в прошлом году, когда мы заканчивали производство моделей Elise, Exige и Evora, и сильно возрастают. Поэтому нам необходимо решение для контроля качества, которое не только поддерживает высокую точность, но и является достаточно быстрым, чтобы быстро генерировать большое количество данных в соответствии с темпами производства. Мы рассмотрели другие технологии контроля, в том числе с использованием различных измерительных головок, установленных на роботах; однако мы пришли к выводу, что роботы, особенно если они мобильны, будут вносить дополнительную потенциальную погрешность в дополнение к погрешности измерительных устройств, которые они несут, и для их калибровки и выравнивания потребуется эталонная измерительная система".
"Поэтому мы пришли к выводу, что для производства нашего нового автомобиля лучше всего использовать статическую КИМ: конфигурация с двумя рычагами и лазерные сканеры поперечных сечений обеспечивают необходимую скорость метрологии".
Он добавил, что надежность и повторяемость обеспечивают размерное качество Emira, передавая данные на производственную линию для проверки и контроля процесса, гарантируя, что каждый автомобиль собирается правильно с первого раза. Такая обратная связь особенно важна для производства каркасов из композитных панелей из-за возможности изменчивости клеевых соединений.
Лазерные сканеры с бесконечным позиционированием
Запястья с двухосевым ЧПУ Renishaw PHS-2, на которых закреплены лазерные сканеры, могут вращаться непрерывно и имеют бесконечное позиционирование, в отличие от обычных измерительных головок, которые регулируются только по шагам. Поэтому каждый сканер может быть очень точно наклонен в течение всего цикла проверки, обеспечивая оптимальное позиционирование как внутри, так и снаружи шасси для быстрого сбора данных произвольной формы и геометрических параметров. Находясь внутри автомобиля, PHS-2 может поворачиваться под управлением программы, чтобы смотреть наружу на внутреннюю часть кузова для проведения измерений. Программы DMIS, управляющие каждой рукой, по сути, являются зеркальным отражением друг друга, а дополнительные движения вставляются отдельно для устранения незначительных различий, характерных для каждой стороны кузова автомобиля.
Кросс-сканер Nikon XC65DX-LS с тремя лазерными линиями захватывает за одну ориентацию и проход сканирования в три раза больше данных, чем однолинейный лазерный сканер. Это позволяет проводить короткие циклы проверки на LK HC-90TR для поддержки 100-процентного контроля качества корпуса Emira. Встроенная технология означает, что на датчик не влияет цвет или отражательная способность того, что измеряется. Она также обеспечивает автоматическую настройку параметров в режиме реального времени не только между последовательными лазерными полосами, но и для отдельных точек вдоль каждой линии. Вариант сканера LS означает, что он имеет увеличенное расстояние до 170 мм, что позволяет получить доступ к труднодоступным объектам.
Двухэтапный осмотр кузова автомобиля
AGV доставляют каждую Emira на CMM с производственной линии, как на начальном этапе с конца линии кадрирования (этап 1), так и когда автомобиль полностью собран (этап 2). Он сдается на хранение без ручного вмешательства на линию, а считыватель штрих-кодов, известный как система сценариев, проверяет идентификационный номер автомобиля, цвет, является ли он праворульным или леворульным, а также необходимость запуска метрологической программы этапа 1 или этапа 2. Автомобиль в состоянии стадии 1 не является обычным "кузовом в белом", поскольку панели кузова уже окрашены, рулевая колонка и электропроводка установлены.
После автоматической калибровки лазерных сканеров они проводят 130 измерений вокруг автомобиля в течение двух этапов, чтобы оценить точность автомобиля. Места крепления подвески и двигателя являются критическими зонами для проверки. Контроль зазоров и заподлицо особенно важен, поскольку расстояние между панелями напрямую влияет на восприятие качества автомобиля в шоу-руме.
Программы создаются в основном автоматически на основе CAD-моделей Emira в программном обеспечении LK CAMIO . Оно обеспечивает движение лазерных сканеров по траекториям таким образом, что измеряемые поверхности всегда находятся в поле их зрения. Полученные облака точек с низким уровнем шума фильтруются для получения гладких, высокодетализированных сеток, которые могут быть выровнены для сравнения измеренных данных с моделью CAD. В комплект поставки входят инструменты контроля для интеллектуального выделения особенностей, допусков GD&T и анализа профилей, а также быстрая передача результатов на производственную линию и комплексная отчетность.
Компания Lotus Cars выбрала двухэтапное автономное решение по метрологии в процессе производства, поскольку это наиболее целесообразно для нужд компании. Однако в других сценариях один HC-90TR или более может быть размещен в самой производственной линии, проверяя размеры до того, как автомобиль перейдет к следующей операции сборки. Другие автономные приложения включают в себя аудит качества и верификационные проверки.
Автоматизированное решение "под ключ
Метрологическая ячейка была установлена и введена в эксплуатацию компанией LK на заводе в Великобритании в январе 2021 года, до начала производства Emira. Автоматизированное оборудование сыграло важную роль в повышении эффективности производства и снижении трудозатрат на автомобили благодаря тому, что контроль размеров контролирует производственный процесс, а не просто подтверждает соответствие измеренных данных. Оно определяет производственную стратегию для постоянного совершенствования отдельных деталей и всего процесса в целом с целью достижения нулевого уровня дефектов, что является целью Industry 4.0, с которой совместимо оборудование и программное обеспечение LK.
Г-н Макрилл заключил: "КомпанияLotus раньше не имела дела с LK, но у меня был опыт работы с КИМ этой марки во время работы на другом автомобильном заводе. После того, как мы решили, что золотой стандарт статических измерений координат - это правильный путь в метрологии, мы рассмотрели ряд предложений от различных потенциальных поставщиков. LK выделился как лучший с точки зрения высококлассной технологии. Керамическая конструкция машины обеспечивает превосходную стабильность в сочетании с небольшим весом для точности и скорости. Компания LK поставила полностью сконфигурированное, мультисенсорное решение "под ключ" в комплекте с программами измерений и вспомогательным оборудованием. Только приспособления, поддерживающие кузов автомобиля, были предоставлены нами".
Чтобы подчеркнуть веру Lotus Cars в компанию LK, производитель автомобилей недавно инвестировал еще четыре КИМ, все небольшие машины мостового типа, для близлежащего подразделения Lotus Advanced Structures. Используемые для контроля качества компонентов шасси, дополнительные инвестиции включают три машины LK ALTERA M с измерительными зонами номинальными размерами 3 м x 2 м x 1,5 м, 2 x 1,5 x 1,2 м и 1,5 м x 1,0 м x 0,8 м соответственно и более крупную, высокоточную КИМ LK ULTIMA с объемом контроля 4 м x 2 м x 2 м.
Источник: Metrology News