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Com as inovações mais recentes na tecnologia óptica de automação e medição em 3D, as indústrias do futuro podem alcançar novos níveis de produtividade e eficiência.

Resumo

A trajetória rumo à automação já foi iniciada. A Federação Internacional de Robótica (IFR) estima que até 2018 cerca de 1,3 milhão de novos robôs industriais serão instalados em fábricas ao redor do mundo. Em outras palavras, “Os robôs industriais estão conquistando o mundo.” De acordo com a organização, a estimativa foi baseada no interesse em tecnologia de vários setores, do automotivo ao aeroespacial. O conceito “Indústria 4.0”, ou Quarta Revolução Industrial que vincula o mundo industrial ao virtual, surgiu de forma semelhante à demanda por melhoria contínua da qualidade.

Não é segredo que a fabricação está cada vez mais automatizada e a produção industrial por trabalhador está crescendo. De acordo com a Associação Nacional de Fabricantes (NAM), a produção por hora de todos os funcionários do setor de manufatura aumentou mais de 2,5 vezes desde 1987. Já os fabricantes de bens duráveis quase triplicaram a produtividade laboral no mesmo período.

À medida que os fabricantes buscam cada vez mais produtividade e qualidade, o interesse por fábricas inteligentes continua crescendo. Se você está curioso a respeito dessas fábricas do futuro, saiba que não é o único. De acordo com uma pesquisa feita pela Sociedade de Engenheiros de Produção (SME), mais da metade dos fabricantes planejam investir em tecnologias de produção avançada nos próximos dois anos.

Por que produção avançada?

De acordo com os entrevistados pela SME, a vantagem competitiva é o principal fator que motiva a busca por melhoria da produção avançada. Outros fatores também foram mencionados, como aumento das oportunidades de negócios, aumento do rendimento da produção, adaptação às necessidades dos clientes e melhoria da qualidade. As empresas que já investiram em produção avançada relataram melhorias em confiabilidade e qualidade de produtos, produção mais rápida, custos menores de produção e melhor desempenho de produtos finais.

É necessária uma grande variedade de tecnologias para obter esses resultados. De acordo a SME, os investimentos mais comuns foram em software avançado, robótica industrial, detecção avançada, controle de medições e processos, além de fabricação aditiva.

Os fabricantes enfrentam dificuldades para preencher cargos de produção que exigem profissionais altamente qualificados. Segundo a NAM, “80% dos fabricantes relatam escassez de candidatos qualificados para cargos de produção que demandam mão de obra especializada”. Para preencher esse espaço, é preciso usar tecnologia.

Independentemente da busca por automação para aumentar a produtividade, suprir a falta de qualificação ou apenas manter a competitividade, as fábricas do futuro precisam operar em níveis cada vez mais altos. Isso significa reduzir o tempo de medição, realizar medições durante o processo e otimizar os processos de controle de qualidade. O mercado exige que uma inspeção prévia. Em outras palavras, é essencial detectar os defeitos o mais cedo possível.

O processo de fabricação está evoluindo rapidamente (fábricas inteligentes, mentalidade enxuta, automação crescente) e exige que a garantia de qualidade seja feita durante a produção. O uso de robôs e sistemas ópticos de geração de imagens em 3D é uma forma de melhorar a qualidade. Com os avanços mais recentes em tecnologia óptica de medição em 3D, integração de robôs e automação, os fabricantes podem desenvolver novas soluções para preparar, desde já, as fábricas para o futuro.

Uma Nova Solução

Uma dessas tecnologias é o FARO Cobalt Array Imager. Ele é um sensor em 3D sem contato de nível metrológico que se integra facilmente ao chão de fábrica para simplificar o controle de qualidade durante a produção e melhorar o tempo dos ciclos de inspeção. O Cobalt Array Imager pode ser pareado com um robô para automatizar a digitalização, a inspeção e a verificação de peças no momento da produção. Além disso, ele permite vários tipos de instalação. Com as matrizes de geradores de imagens, viabilizadas pelo processamento integrado do Cobalt, é possível combinar um número ilimitado de geradores de imagens em 3D para realizar uma digitalização simultânea em um único computador.

Metrologia Automatizada

Os fabricantes estão buscando aumentar a produtividade e automatizar os fluxos de trabalho em toda a fábrica. Os novos avanços em metrologia permitem automatizar processos essenciais de inspeção de qualidade. Um exemplo de metrologia automatizada é a montagem de um sensor Cobalt em um robô. O sensor Cobalt é sincronizado com os movimentos do robô. Dessa forma, o robô consegue posicionar o sensor em vários pontos da peça ou da montagem que está sendo inspecionada e coletar os dados da medição em 3D com precisão. Os dados coletados são comparados a um arquivo de CAD para verificar se essa peça ou montagem está dentro das tolerâncias permitidas.

Outro exemplo de metrologia automatizada é o uso de sensores Cobalt em configurações de matrizes de geradores de imagens para que um número ilimitado de sensores Cobalt trabalhem juntos na inspeção de uma peça ou montagem. Esse arranjo elimina a necessidade de um robô, pois vários sensores Cobalt podem ser posicionados ao redor da peça ou montagem que está sendo inspecionada. As matrizes de geradores de imagens ampliam a área de digitalização para permitir uma inspeção rápida e automatizada de todas as superfícies de um objeto, reduzindo muito o tempo dos ciclos.

O arranjo com robô pode, na verdade, ser combinado à configuração de matrizes de geradores de imagens para permitir a montagem de vários sensores Cobalt em um único robô. Para inspecionar peças e montagens grandes, outra opção é montar vários sensores Cobalt em vários robôs e posicioná-los ao redor da peça ou montagem que está sendo inspecionada.

Se um Cobalt for montado em um robô ou se vários sensores Cobalt forem usados na configuração de matrizes de geradores de imagens, a tecnologia do Cobalt reduz o tempo dos ciclos e aumenta a produtividade automatizando a medição.

Funcionamento do Cobalt

O Cobalt permite a medição repetitiva de peças, fornecendo uma solução de teste go/no-go rápida e precisa. Ele oferece a digitalização em 3D na linha de produção ou de montagem. Com a tecnologia de luz azul estruturada, o Cobalt projeta os padrões de luz gerados digitalmente sobre uma superfície. As câmeras coletam os padrões, e a nuvem de pontos em 3D é calculada a partir desse padrão e da geometria.

Como funciona a inspeção? Ela é muito rápida. A luz azul pisca por dois segundos. Duas câmeras estereoscópicas coletam os dados conforme a peça ou a montagem é medida. O processamento da nuvem de pontos ocorre na própria unidade Cobalt. O Cobalt permite várias configurações: uma implantação manual ou várias implantações automatizadas com integração a um robô e/ou matrizes de geradores de imagens. Quando vários Cobalt Imagers são agrupados, o resultado é uma área de cobertura maior durante o mesmo tempo de inspeção. Por exemplo, quando vários Cobalts são montados em um robô, o tempo de medição no local diminui ainda mais e a produtividade aumenta.

Aplicações

Os setores automobilístico, aeroespacial e de usinagem, assim como qualquer outro setor que tenha a necessidade constante de inovar e obter alta precisão, podem se beneficiar com essa tecnologia. O sistema de inspeção do Cobalt é ideal para qualquer controle de qualidade ou verificação de montagem automatizada. Imagine a inspeção da porta de um carro. O sistema consegue inspecionar milhões de pontos de uma vez, de forma rápida e precisa. O tempo de processamento de inspeção é reduzido, mas sem comprometer a precisão do processo.

As possibilidades de aplicação incluem a inspeção de protótipos, chapas de metal, ferramentas e matrizes. O sistema pode ser usado para vários tipos de inspeção, como inspeção de fundição para verificar tolerâncias mínimas de materiais, inspeção de forjamento para detectar defeitos, inspeção de geometrias complexas como aerofólios, inspeção de peças de máquinas durante a fabricação e inspeção de moldes para verificar a geometria e o acabamento das superfícies. A solução automatizada Cobalt funciona na inspeção de peças moldadas por injeção, na inspeção de peças em camadas, no processo de aprovação de peças de produção (PPAP) e na engenharia reversa.

Retorno do Investimento

Embora muitas vezes a nova tecnologia venha com um novo preço correspondente, o sistema está disponível por um preço econômico e permite um rápido retorno do investimento. Os operadores podem aumentar a produtividade reduzindo o tempo dos ciclos necessários para as inspeções. Além disso, como os operadores conseguem detectar antecipadamente desvios nas peças durante a inspeção, o desperdício e o retrabalho são eliminados. Com várias opções de configuração, o Cobalt Array Imager é uma das soluções de metrologia dimensional que automatizam o controle de qualidade e a inspeção durante ou após a produção.

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