总部位于墨西哥的Conmed Labmet公司正在开发新一代自动化尺寸检测系统，旨在解决汽车及其他大批量制造商面临的最持久挑战之一——大型零部件的快速测量。
通过与3DInfotech、InnovMetric、Scantech、Vention和Universal Robots等领先技术公司合作，Conmed Labmet开发并部署了自动化激光扫描解决方案，能够测量长度从1米到5米不等的零件，既可在自由状态下测量，也可在生产夹具中装夹测量。
该公司表示，与传统测量方法相比，其自动化扫描单元可将检测时间缩短50%以上，同时提高重复性、减少操作人员参与，并更快地为制造商提供尺寸信息。
大型零件检测仍是制造业瓶颈
大型、大批量零件的尺寸检测对汽车制造商构成重大挑战。冲压金属件、注塑塑料面板、锻件及其他大型结构件长度可达数米，且通常需要快速检测以避免中断生产。
手动测量可能使质量控制成为瓶颈。需要熟练操作人员采集测量数据、整理结果并生成一致的尺寸报告。随着生产量和零件复杂度的增加，所需操作时间可能变得相当可观。
水平臂坐标测量机提供了一种自动化替代方案，但当大型零件包含大量需要测量的特征时，传统的逐点测量仍然需要相当长的检测时间。
这促使Conmed Labmet探索另一条路径：将机器人自动化、激光扫描、光学跟踪和先进检测软件相结合，打造全自动测量系统。
从概念到生产
Conmed Labmet的研发项目已在墨西哥多家主要制造工厂完成了一系列部署。
该公司的首次集成在克雷塔罗的SAFRAN实施。该系统包含一条5米直线导轨、一台ABB机器人手臂和一个由两台跟踪相机支持的红激光线扫描仪。
该系统专为检测飞机起落架长部件而开发。其激光扫描结果与龙门式坐标测量机进行了比对验证，自动化系统将检测时间缩短了约50%。这一改进有助于减少机加工工序之间的等待时间。
第二次部署在萨尔蒂约的Yanfeng实施，使用配备激光线扫描仪的固定式ABB机器人检测多种型号的塑料内饰门板。
门板安装在移动夹具上，可将不同零件送入检测区域。自动化减少了检测时间，同时使尺寸结果能够更快地传递给生产和质量团队。
大型冲压件的自动化扫描
另一项重要部署在塞拉亚的CIE PEMSA实施，用于大型金属冲压件的检测。
该系统采用Vention顶部结构，包含一个4米龙门轴、一台Universal Robots UR10协作机器人、一套蓝光扫描系统以及3DInfotech的STREAMLINE软件。
该系统一个特别重要的特点是，将跟踪相机直接安装在导轨上。这样可以持续监控机器人的运动，并使系统能够创建两个独立的检测区域。
由此形成的系统相比仅使用CMM检测，将检测时间缩短了50%以上。除尺寸检测外，该技术还被用于优化冲压机设置，帮助减少废品并提高生产效率。
五米检测空间
Conmed Labmet在普埃布拉Gestamp II的最新部署展示了该技术如何扩展至更大的零件。
该系统采用了先前项目中开发的T型Vention龙门配置。在此应用中，TrackScan Sharp相机保持静止，而Scantech扫描仪与3DInfotech的STREAMLINE软件及PolyWorks配合运行。
由此形成的系统提供高达7米的检测空间，使得非常长的冲压件可以直接在生产夹具上进行测量。
据Conmed Labmet称，与该工厂先前的CMM和结构光扫描方法相比，检测周期已缩短50%以上。更快的尺寸数据获取也在帮助生产团队微调激光切割和冲孔工艺。
无需大规模工厂改造的自动化
Conmed Labmet顶部导轨方案的一个关键优势在于，系统可利用客户现有的生产车间进行安装。与某些大型计量设备可能需要专用地基或大量土建工程不同，顶部结构可围绕现有生产环境进行配置。现有的重型轮式夹具和附件也可以继续使用。
这种方法降低了安装成本，同时提供了适应不同尺寸零件的灵活性。Vention系统的模块化特性还允许根据每个应用的具体要求配置龙门和直线轴。
激光扫描为何适合自动化检测
激光扫描仪每秒可采集数百万个点，生成零件几何形状的详细数字表示。当与光学跟踪和机器人定位相结合时，该能力为大型复杂零件提供了有效的解决方案。
现代扫描系统持续更新扫描仪相对于零件的位置，有效创建了一个动态坐标系，因为能以高达每秒120次的频率刷新位置信息。
这种动态跟踪有助于最大限度地减少环境振动的影响，使得在工厂车间现场即可进行高精度测量成为可能。
因此，制造商有可能避免传统上与某些测量技术相关的专用计量实验室和惯性基础的要求。
温度补偿扩展应用灵活性
现代扫描仪还可以通过专用的校准或调整图案实现温度补偿。
这使得设备既可在受控的计量实验室中运行，也可在环境温度约为10°C至40°C的生产环境中工作，同时保持一致的测量性能。
对制造商而言，这种灵活性尤为重要，因为大型零件通常需要在生产地附近进行检测，而非运输到专门的测量实验室。
从手动扫描到自动化测量单元
激光扫描仪最初主要为手动操作而开发。对于小批量检测应用，熟练操作人员可以高效地围绕零件移动扫描仪并采集所需数据。
然而，大批量制造面临的挑战截然不同。
随着零件数量和复杂度的增加，手动扫描每一个零件会消耗大量熟练操作人员的时间。即使经验丰富的操作人员也无法在每次检测中完全一致地重复相同的扫描轨迹。
自动化通过让机器人反复遵循编程检测路径来解决这一问题。
其结果是更高的测量重复性、一致的网格质量以及更好利用熟练质量人员——他们可以将精力集中在分析和其它质量控制活动上。
3D Infotech软件连接扫描与检测
Conmed Labmet方法的关键要素之一，是将来自不同技术专家的硬件和软件进行集成。
3D Infotech作为核心集成合作伙伴，提供连接机器人系统、扫描仪和检测软件所需的同步和自动化技术。
其STREAMLINE软件采集扫描数据并将其直接传输至PolyWorks，在PolyWorks中可对照CAD模型进行分析，并用于提取GD&T特性。
随后该流程可生成PDF和CSV格式的最终检测报告，无需操作人员在系统之间手动传输数据。
配备PartId系统的测量单元可验证零件是否正确以及是否正确定位以供测量；在已安装的单元中，它有效防止了机器人与扫描仪之间的碰撞，从而消除了操作过程中的人为失误风险。
由此形成更完整的自动化工作流程——从扫描和数据采集到尺寸分析和报告。
TrackScan Sharp高速扫描
Scantech TrackScan Sharp扫描仪是最新系统的关键组件。该扫描仪配备2500万像素相机和三线激光扫描技术，测量速率高达每秒540万点。
Conmed Labmet引述了在扫描仪初始3米测量范围内48微米的体积精度，满足了严苛工业检测应用所需的精度。
结合机器人定位和光学跟踪，该扫描仪提供了使大型零件自动化检测切实可行所需的速度。
Vention模块化自动化平台
Vention提供了用于构建顶部检测系统的模块化自动化平台。
其可配置的铝型材结构使Conmed Labmet能够根据被检测零件的尺寸和几何形状开发不同的龙门配置。Vention的工程和咨询服务还协助直线轴系统的设计以及结构对各个生产环境的适配。
这种模块化方法允许将相同的基本概念进行扩展或修改以适应不同应用，而无需为每个部署定制完全专属的机械系统。
协作机器人简化集成
Universal Robots协作机器人技术提供了系统的另一重要元素。
机器人根据零件的几何形状定位扫描仪并生成检测路径，与Vention直线轴协同工作以覆盖大型检测空间。
机器人的协作特性还可简化与操作人员的交互，并减少传统工业机器人通常所需的大量安全防护措施。这有助于降低系统复杂性和整体项目成本，同时保留自动化检测所需的重复性。
大型零件质量控制的新路径
Conmed Labmet的部署展示了如何将激光扫描、光学跟踪、机器人技术、模块化自动化和检测软件整合到统一的自动化计量工作流程中。
该技术特别适用于大型复杂零件的大批量检测，包括冲压金属件、大型注塑件和锻件。
该公司迄今的经验表明，在合适的应用中，自动化扫描单元相比传统测量技术可将检测时间缩短50%以上。更重要的是，这些系统使制造商能够将尺寸检测移近生产环节，自动化重复测量任务，并向制造团队提供更快的反馈。
随着制造商日益寻求将测量数据直接与生产过程相连接，Conmed Labmet相信自动化激光扫描将在大型零件质量控制的未来中扮演越来越重要的角色。
了解更多信息，请访问：www.conmed.mx
