Autonomní 3D skener pro výrobní procesy
Na předpremiérové prezentaci letošních Hannoverských veletrhů představili vědci z Fraunhoferova institutu pozoruhodnou novinku v podobě autonomního robotického 3D skeneru. Zařízení umožňuje měřit libovolnou komponentu v reálném čase a pořídit její trojrozměrný obraz, a to bez zdlouhavých učících procesů.
V případě, kdy je potřeba např. nahradit poškozený díl z historického zařízení, třeba autoveterána, k němuž už není k dispozici původní dokumentace (o náhradních dílech nemluvě), je v současné době zapotřebí hodně štěstí a vytrvalosti, aby se podařilo získat odpovídající náhradu. S nástupem digitalizované průmyslové výroby a nových technologií se však toto změní. Výroba se soustředí na formát individuální produkce, což je někdy také označováno jako „vysoce přizpůsobená sériová výroba". Ve světě Průmyslu 4.0 a ve výrobě s velikostí šarží jedna, je možné požadovaný předmět jednoduše naskenovat a vytisknout.
Pracuje samostatně a v reálném čase
A právě tento druh individuální výroby by měla umožnit zařízení, která vyvinuli výzkumníci z Fraunhoferova institutu pro výzkum počítačové grafiky IGD. To může vizi výrobních sérií čítajících pouhých několik kusů, či dokonce pouze jediného, posunout o významný krok kupředu. „Zvláštnost našeho systému spočívá v tom, že komponenty skenuje samostatně a v reálném čase," říká Pedro Santos z Fraunhoferova institutu. Například v případě poškozeného dílu je vadný díl zkompletován do původní podoby a umístěn na točnu pod robotickým ramenem se skenerem. Vše ostatní už následně probíhá automaticky. Rameno robota přemísťuje skener kolem součásti tak, aby mohl zaznamenat celou geometrii s minimálním počtem průchodů. V závislosti na velikosti a složitosti komponentu to trvá od několika sekund až po několik minut. Už v průběhu skenování vytvoří inteligentní algoritmy trojrozměrný obraz objektu na pozadí. Pak materiálová simulace 3D obrazu zkontroluje, zda 3D tisk splňuje příslušné požadavky na stabilitu a v závěrečném kroku je komponenta vytištěna 3D tiskárnou a připravena k montáži.
Není třeba zdlouhavé učení
Tvůrci systému zdůrazňují, že skutečným úspěchem není ani tak skener samotný, ale kombinace skeneru s plánovaným výhledem na vytvoření autonomního systému. Během počátečního skenování algoritmy vypočítají, jaké další skenování je nutné, aby bylo možné objekt zaznamenat s co možná nejméně skenováním. Díky této metodě je systém schopen rychle a nezávisle měřit objekty, které jsou pro něj zcela neznámé. Předchozí skenery se musely naučit, jak takovýto úkol vyřešit, nebo musel být k dispozici CAD model součástí, což umožnilo rozpoznat polohu objektu vzhledem ke skeneru. „Konvenční skenery nejsou vhodné pro manipulaci s dávkami jedné velikosti. Náš skenovací systém naopak dokáže měřit jakoukoli součást bez ohledu na její design - a nemusí se to učit. Také nepotřebujete informace o modelech CAD nebo šablonách - jinými slovy, specifikace standardních formulářů, které obvykle součást obsahuje," vysvětluje Pedro Santos.
Výrobní asistent pro Průmysl 4.0
Díky nástroji USP umožňuje autonomní skener úplně nové typy aplikací. Může být např. použit jako výrobní asistent a zlepšit spolupráci mezi lidmi a stroji. Tato interakce je zaměřena na projekt „Autoware" financovaný EU, který zahrnuje montáž válců včetně různých pístů, pouzder a těsnění. Předtím byly válce sestaveny ručně a následná kontrola kvality byla provedena pomocí tištěného seznamu a manuálních měření. Nový 3D skenovací systém, jak zdůrazňují jeho tvůrci, umožňuje robotům - pomocí porovnávání s databází - rozpoznat, jaké komponenty má před sebou a také určit, jakou součást potřebuje jeho další kolega např. pro montáž válce. Stroj navíc provádí konečnou kontrolu kvality a skenuje válce, aby zjistil, zda jsou rozměry přesné. V rámci dalších projektů výzkumníci společnosti Fraunhofer IGD také testují celý výrobní řetězec od záznamu údajů a vizualizace až po 3D reprodukci.
407
.gif)
