Meningkatkan Akurasi Pemindaian 3D untuk Kontrol Kualitas Otomotif

ARIS Technology mengatakan meningkatkan pemindaian 3D

Meskipun pemindaian 3D sudah banyak diadopsi oleh produsen komponen otomotif, penggunaannya dalam Kontrol Kualitas (QC) masih terbatas. Ini terutama disebabkan oleh keterbatasan berikut:

1. Pemindaian 3D masih dilakukan secara manual.

2. Sistem pemindaian 3D "otomatis" yang ada cenderung tidak produktif.

3. Pemindaian 3D mencoba menjadi solusi all-in-one, padahal masih ada alasan untuk menggunakan perangkat kontak (CMM) untuk jenis pengukuran tertentu.

Mengatasi Pemindaian 3D Manual

Biasanya saat produsen membeli pemindai 3D mandiri, harus melakukan pembelian tambahan perangkat lunak pemrosesan citra 3D seperti Geomagic atau Polyworks, turntable dua sumbu, tripod pemindai 3D, atau lainnya. Setelah pembelian tersebut, seorang pekerja harus dilatih pada:

– Cara mengoperasikan pemindai 3D (misalnya, menyalakan/mematikan, mengubah pengaturan, dll.).

– Cara mengambil pemindaian yang tepat dari sudut dan jarak yang benar untuk bagian tertentu yang akan dipindai.

– Cara memperhitungkan karakteristik permukaan objek (misalnya, mengatur paparan yang benar berdasarkan refleksivitas permukaan).

– Cara menggabungkan beberapa pemindaian menjadi satu berkas dan memproses data pemindaian.

– Cara melakukan teknik pemrosesan citra untuk melengkapi data pemindaian ke perbandingan CAD.

– Cara-cara lainnya seperti kalibrasi pemindai, penguasian perangkat pegang, dll.

Ini berarti selalu akan ada kurva pembelajaran baru untuk tenaga kerja terlatih untuk setiap proyek baru. Pertama, untuk inspeksi bagian baru, pekerja harus mempelajari cara memindai bagian tertentu tersebut. Kedua, jika perusahaan mereproduksi model lama, pekerja harus kembali ke proyek lama untuk mengingatkan dirinya sendiri atau belajar ulang cara memindai bagian dari nol. Meskipun telah ada peningkatan bertahap dalam perangkat lunak off-the-shelf untuk meningkatkan produktivitas pekerja, masih belum ada solusi yang secara fundamental menghilangkan kurva pembelajaran yang tajam ini.

Sistem kolaboratif ARIS, yang didukung oleh pengalaman pengguna (UX) sederhana dari perangkat lunak ARIS, memberdayakan penyiapan bagian baru yang mudah.

Mengapa Sistem ARIS Lebih Baik?

Banyak perusahaan telah memperkenalkan solusi untuk meningkatkan intensitas tenaga kerja pemindaian 3D dengan menggunakan otomatisasi robotika. Namun, solusi yang tersedia saat ini memiliki keterbatasan berikut:

– Sebagian besar solusi yang ada disediakan oleh pemasok hardware pemindai 3D OEM, sehingga mengunci Anda pada merek atau jenis pemindai 3D tertentu. Sebagai contoh, ada solusi otomatisasi pemindaian 3D populer yang dikembangkan dan dipromosikan oleh produsen pemindai 3D. Pemindai 3D yang digunakan dalam solusi ini (1) adalah struktur cahaya biru yang tidak bagus untuk permukaan yang lebih berkilau, memaksa pengguna untuk menyemproti bagian; (2) memiliki standoff panjang antara mata yang membatasi kemampuannya untuk memindai lubang yang sempit; dan (3) sering kali memerlukan penempelan penanda pada bagian yang ironis membuat otomatisasi sangat manual.

– Sebagian besar solusi yang tidak dibangun untuk fleksibel. Dengan kata lain, sistem mungkin menjadi usang segera pengguna harus mengubah tujuan sistem untuk baris produksi baru. Saat produsen memutuskan untuk mengubah tujuan sistem pemindaian 3D otomatis untuk aplikasi berbeda, mungkin diperlukan penggantian pemindai 3D, robot, dan/atau perangkat lunak pemrosesan citra. Penggantian seperti itu biasanya memerlukan integrasi sistem yang sepenuhnya baru, pelatihan ulang, dan kalibrasi ulang.

– ARIS mengatasi keterbatasan ini dengan memanfaatkan produk perangkat lunak miliknya.

– Platform integrasi modular: ARIS merekomendasikan sensor dan robot terbaik yang telah terbukti di pasar, lalu melakukan integrasi dan implementasi.

– Perangkat lunak Otomatisasi (Run): ARIS menyediakan perangkat lunak untuk pekerja yang sedikit dilatih untuk menjalankan inspeksi terprogram secara berulang.

– Perangkat lunak Penyiapan: ARIS menyediakan perangkat lunak yang memungkinkan penyiapan program baru dan analitik setelah pemindaian dengan mudah seiring perkembangan kebutuhan produsen.

Bagaimana Sistem ARIS Melengkapi CMM?

Pemindaian 3D dapat mengumpulkan jutaan data pengukuran dalam hitungan detik dan memiliki resolusi tinggi serta waktu siklus cepat. Namun, sistem ini tidak berfungsi sebaik CMM dalam mengukur permukaan transparan/translusen, berkilau, atau detail internal. Untuk alasan ini, bahkan untuk mengukur semua anotasi yang diperlukan (titik minat) untuk satu bagian tertentu, mungkin lebih diinginkan untuk menggunakan baik CMM maupun pemindaian 3D.

Mengetahui hal ini, pemasok CMM OEM telah memasang pemindai 3D pada lengan CMM, meskipun proses ini sangat lambat dan tidak produktif. Di sisi lain, melalui kompleksitas memiliki robot industri di laboratorium inspeksi tidak terlalu optimal.

Bagaimana ARIS mengatasi masalah ini adalah dengan mengintegrasikan robot kolaboratif dengan pemindaian laser multi-baris yang cepat. Sistem seperti ini memiliki akurasi sedikit lebih rendah dibandingkan sistem ARIS dengan pemindai area 3D (misalnya, cahaya biru terstruktur), sambil memaksimalkan kecepatan dan produktivitas, dan juga unggul dibandingkan jenis pemindaian 3D lainnya untuk permukaan reflektif.

Selain itu, sistem ini dapat memindai bagian yang lebih besar secara jauh lebih efektif tanpa kehilangan presisi, karena Anda dapat menggunakan mekanisme pelacakan eksternal untuk menyelimuti citra secara langsung saat robot bergerak (mengambil data).

Akhirnya, dengan menggunakan robot kolaboratif, sistem ini dapat diterapkan di area dengan proses manusia yang ada dan dapat disiapkan tepat di samping CMM untuk melengkapi pengukuran CMM secara real-time.

Studi Kasus Nyata untuk Sistem Presisi

Laporan inspeksi lengkap dihasilkan untuk bagian cetak mati menggunakan sistem ARIS referensi, dengan rentang anotasi yang diperlukan untuk memastikan kualitas. Kemudian, studi Gage R&R dilakukan pada pengukuran, di mana presisi (repeatabilitas dan reprodukibilitas) diuji dan dibandingkan dengan standar industri yang diterima luas.

Ujian presisi ini bertujuan untuk memberi tahu apakah sistem pemindaian 3D otomatis dapat diterapkan dalam produksi, bukan hanya di laboratorium, baik untuk FAI (First-Article Inspection) maupun inspeksi dalam produksi, yang mengarah pada penghematan biaya yang signifikan.

Pilihan pemindai 3D biasanya lebih penting daripada lengan robot, karena toleransi yang bervariasi, finishing permukaan, dan ukuran bagian mungkin memerlukan perangkat optik akurasi dan/atau bidang pandang yang berbeda. Biasanya, perangkat yang lebih akurat dan bidang pandang lebih besar lebih mahal; dan karena faktor harga ini, kemampuan plug-and-play berbagai jenis pemindai 3D yang ditawarkan oleh perangkat lunak integrasi ARIS penting dalam mencapai akurasi dan waktu siklus yang diperlukan di bawah anggaran yang dialokasikan. Sebagai contoh, ada pemindai 3D yang akurat hingga tingkat ±2,5-μm, namun ini akan dengan mudah menghabiskan lebih dari $100.000.

Setelah pemindai dan robot ditempatkan dan dipasang kabel, penyiapan awal untuk mengkalibrasi posisi relatif pemindai 3D dan robot dilakukan. Ini ditangani oleh perangkat lunak otomatisasi ARIS, di mana operator, dengan hanya satu klik, dapat melakukan kalibrasi yang diperlukan secara otomatis. Dalam beberapa kasus, pemindai 3D juga perlu dikalibrasi seenting harian (terutama dengan perubahan suhu) dan ini juga ditangani secara otomatis melalui perangkat lunak otomatisasi ARIS dengan input manusia minimal. Untuk sistem referensi yang digunakan, proses kalibrasi awal memakan waktu kurang dari 15 menit waktu manual operator.

Hasilnya menunjukkan bahwa bahkan dalam lingkungan produksi, dengan investasi minimal, solusi ini mampu memberikan akurasi yang mirip dengan CMM. Ini menunjukkan presisi sedikit lebih buruk dibandingkan CMM di laboratorium tetapi terbukti unggul dibandingkan yang portabel. Terlebih lagi, karena banyak CMM akurat tinggi di laboratorium memerlukan kontrol seperti lantai beton dan ruangan yang dikontrol suhu/getaran, pemindai 3D yang kurang rentan terhadap eksternalitas ini manifest dalam fleksibilitas dan efisiensi yang dapat ditawarkan oleh solusi kontrol kualitas pemindaian 3D robotik otomatis.

Sistem ARIS dapat bekerja dengan infrastruktur yang ada dari produsen otomotif, dan memberikan return on investment (ROI) yang kuat. ROI seperti ini dapat dihasilkan tanpa harus mengganti proses CMM yang ada dengan memanfaatkan sistem ARIS kolaboratif.

Disunting oleh Editor Yearbook Bill Koenig dari informasi yang disediakan oleh ARIS Technology.