Hoe de PMD-profiler de foutloze carrosseriebouw bij Ford ondersteunt
Applicatiebericht
Geheel in de geest van zijn oprichter vertrouwt Ford nog steeds op innovatieve technologieën en automatiseringsoplossingen om de kwaliteit en de efficiëntie van de autoproductie te combineren en te verhogen. Dat geldt ook voor de fabriek in het Spaanse Valencia, waar de profielsensor PMD-profiler van ifm heel nauwlettend meekijkt tijdens de productie van de Ford Kuga.
Ook Henry Ford koos destijds al voor een strenge kwaliteitsborging met onderdelen van de hoogste kwaliteit en de kleinste afwijkingen om een soepele massaproductie en een consistente voertuigkwaliteit te garanderen. Tot op de dag van vandaag blijft men deze principes trouw, maar de carrosseriebouw is tegenwoordig wel een stuk complexer geworden met veel meer details. Ook de kwaliteitsborging in de moderne voertuigproductie is net zo ingewikkeld.
Een bijzondere uitdaging vormt de productie van de Ford Kuga, die naast andere modellen in de Ford-fabrieken in het Spaanse Valencia wordt geproduceerd. In een specifieke productiestap wordt een klein, volledig vlakke verstevigingsplaat op een groter geheel gelast. "Daarna plaatst de machinebediener een groot carrosserieonderdeel in een draaitafel, waarna hij een kleinere metalen plaat erbovenop legt, legt Mario Eschweiler, Manufacturing Engineer Bodyside bij Ford Europe, uit. Hij had de leiding over het betreffende project voor de kwaliteitsborging bij de Duitse Ford-vestiging in Keulen. "Het is van cruciaal belang te kunnen herkennen of de kleinere plaat correct is geplaatst. Anderzijds moet er ook voor worden gezorgd dat er niet per ongeluk twee of meer verstevigingsplaten worden aangebracht. In de volgende stap wordt de draaitafel gedraaid en een robot last beide onderdelen aan elkaar en verwijdert het geheel."
Om ervoor te zorgen dat de kwaliteit van het voertuig tot in het kleinste detail is gegarandeerd, moet elke productiestap nauwkeurig worden uitgevoerd. Bron: Ford Werke GmbH.
Een taak waarvoor camerasystemen tekortschieten
Vanwege dit vastgelegde productieproces is een conventionele optische afstandssensor voor de aanwezigheidscontrole uitgesloten. De reden: het was niet mogelijk om de sensor dusdanig te monteren waarbij noch de werknemer, noch de robot wordt gehinderd. "Inductieve en mechanische schakelaars zijn vanwege dezelfde reden niet geschikt. Een eenzijdige, inductieve controle van dubbele platen is vanwege de geringe afmetingen van het kleine onderdeel en ook van de daaraan verbonden positioneerbaarheid uitgesloten", besluit Eschweiler, wat de selectie van mogelijke oplossingen verder beperkt. Daarnaast vormen de geringe afmetingen en het vlakke oppervlak al een grote uitdaging. Bovendien wordt deze taak nog eens extra bemoeilijkt door de sterk wisselende lichtomstandigheden door zonlicht overdag en kunstlicht 's nachts. "Zoals de eerste tests al hebben aangetoond, vergen deze omstandigheden het uiterste van normale camerasystemen," aldus Eschweiler. Tijdens de inbedrijfstelling behalen de geteste cameraoplossingen een foutmarge van een procent en meer. "Het doorslaggevende criterium tegen het camerasysteem heeft echter een andere reden: Met dit systeem is niet te bepalen of er slechts één verstevigingsplaat is geladen." Al met al de perfecte uitdaging voor de PMD-profiler van ifm.
Afbeelding 1: Sterk wisselend omgevingslicht door zonlicht overdag en kunstlicht 's nachts maken de taak extra moeilijk. De PMD-profiler lost dit op. Bron: Ford Werke GmbH. Afbeelding 2: De PMD-profiler stelt vast of de kleine plaat correct gepositioneerd is. Bron: Ford Werke GmbH.
De PMD-profiler geeft op betrouwbare wijze het correct plaatsing en montage van de componenten weer. Daarvoor projecteert de optische lijnscanner een laserlijn op het te controleren werkgebied en bepaalt op basis van het reflecterende licht het aanwezige hoogteprofiel. Komt dit hoogteprofiel overeen met het ingeleerde, gewenste profiel, dan herkent de PMD-profiler een correcte montage. Als het profiel buiten een vrij te definiëren tolerantiewaarde valt, dan verstuurt de sensor een foutsignaal. Met een meetnauwkeurigheid van 500 µm herkent de PMD-profiler zelfs de kleinste afwijkingen en op die manier ook vaststelt of de dunne verstevigingsplaat ontbreekt of dat er te veel zijn aangebracht. Ook de correcte uitlijning van het onderdeel kan worden gecontroleerd door het daadwerkelijke en het ingestelde hoogteprofiel te vergelijken. Zo nauwkeurig als de PMD-profiler zijn werk uitvoert, zo tolerant is hij wat zijn werkomgeving betreft: door de ongevoeligheid voor omgevingslicht en de onafhankelijkheid van de afstand is flexibel positioneren mogelijk.
Een technisch robuuste oplossing
Zowel tijdens een eerste proefopstelling en de demonstratie van de werking door de Duitse automobieldeskundigen van ifm, als bij de test die door de Spaanse ifm-dochter is begeleid, heeft de lijnscanner de betrokken partijen bij het project van Ford overtuigd. Het resultaat: "Door de PMD-profiler te gebruiken, zijn wij in staat om de taak op een technisch robuuste wijze op te lossen en op effectieve wijze storingstijden door foutherkenning te minimaliseren", aldus Eschweiler. "Deze taakstelling wordt tegenwoordig uitstekend opgelost tijdens de productie. In de eerste maand van normaal gebruik is de foutmarge uitgekomen op slechts 0,2 promille. En in die gevallen is het zeer waarschijnlijk dat het hier om echte foutieve plaatsingen ging, waarbij de Profiler correct op de foutieve plaatsing heeft geageerd."
Conclusie
Met de PMD-profiler heeft Ford de kwaliteit van de productiestap op betrouwbare wijze veiliggesteld. Volgens de Duitse projectleider is dat niet alleen te danken aan de prestaties van de lijnscanner: "Gedurende het gehele project hebben wij een onafgebroken, competente en persoonlijke ondersteuning door branchedeskundigen van ifm ervaren zowel hier in Duitsland als ook ter plaatse in Spanje. Voor mij is dat ook een doorslaggevende factor die heeft bijgedragen tot het vinden van de ideale oplossing en de succesvolle implementatie daarvan."
