Por: Carlos R. R. de Assis Gerente de
Engenharia e Desenvolvimento
Gilmar Miranda
Gerente de Projetos
Aplicação de cola em cabines de caminhões Volkswagen, através de Robô KUKA, com trajetória auto-ajustada por Sistema de Visão DVT
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Sistemas produtivos complexos, onde as coordenadas de posicionamento do produto podem variar são uma constante no dia a dia de uma maneira geral. Inúmeras soluções podem ser encontradas, mas o grande desafio é torná-las economicamente atraentes aos olhos de nossos clientes.
Quando a Volkswagen Operações - Caminhões e Ônibus, situada em Resende-RJ decidiu inovar, agregando adesivo estrutural ao processo de fixação do teto na cabine de seu novo caminhão (projeto NFB), algumas perguntas surgiram quanto a qual solução tecnológica seguir e quem seria o seu fornecedor no mercado local. No processo de concorrência aberto, o qual foi ganho pela KUKA Automação do Brasil Ltda, de São Bernardo do Campo - SP, empresa de Engenharia de origem Alemã e Integradora de Sistemas de Automação, decidiu-se pela tecnologia de aplicação deste adesivo utilizando-se um Robô KUKA modelo VKR210/2, que deveria atender o tempo de ciclo da operação de 50s, entre sair do repouso, aplicar adesivo e liberar a cabine, com perímetro máximo de aplicação de adesivo de 7220mm (Cabine Longa) e tendo sua trajetória real de deposição de adesivo autocorrigida através de Sistema de Visão da DVT, representada pela Omni Representação Comercial Ltda, através de sua integradora GDK Sistemas Industriais Ltda. Seria, então, uma nova tecnologia de controle de posicionamento ainda não utilizada em processos automáticos com robôs, onde as coordenadas reais dos produtos são comparadas com as coordenadas nominais de desenho, fornecendo ao PLC do Robô informações de desvios de posicionamento a serem compensados pelo programa original.
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or quê adotou-se o Sistema de Visão para ajustar-se a trajetória do Robô? Em princípio, os sistemas em uso no mercado mundial para este fim atenderiam perfeitamente os requisitos de determinação de coordenadas reais do produto, mas os custos envolvidos para a implantação destes sistemas poderiam comprometer os objetivos de investimento do projeto como um todo. A KUKA Automação já havia desenvolvido um sistema de gravação de códigos de produto a laser em engrenagens de motores para outra montadora, onde um Sensor de Imagem DVT (câmera) não só identificava cada um dos dezoito tipos de engrenagens como também fornecia ao robô as informações necessárias (coordenadas) para o correto posicionamento das peças sob o laser. Com recursos próprios de sua Engenharia e com os resultados deste trabalho anterior, a KUKA Automação e seus parceiros desenvolveram uma solução específica para a aplicação de adesivo para a Volkswagen Caminhões e Ônibus.Além de custos aceitáveis e flexibilidade de recursos do sistema de visão DVT, também o suporte técnico para integração dos equipamentos aos sistemas robóticos da KUKA estavam disponíveis no mercado através da integradora GDK. A solução do problema estava definitivamente equacionada
Para implantação de equipamentos usuais do mercado, projetados para obtenção de formas e posição, seriam necessários entre 10 (dez) e 12 (doze) unidades, devido aos mesmos obterem dados em forma de “secção” da superfície do produto e sendo que o produto originalmente teria 04 cantos e dois comprimentos (cabines curta e longa). A utilização de um sistema de visão tornou-se mais racional, pois os Sensores de Imagem obtém a imagem a ser mensurada em forma de “área quadrangular”, com dimensões especificadas para este caso de 200x260mm, suficientes para se medir os 02 (dois) eixos de cada vértice das cabines, simultaneamente, com flexibilidade de medição para somatórias de desvios dimensionais entre plataforma de transporte, transportadores e produto de até ±15mm, muito superiores às especificações requeridas pelo processo como um todo, resultando em uma diminuição do número de equipamentos para apenas 06 (seis) unidades. Uma desvantagem encontrada com o uso de Sensores de Imagem neste tipo de aplicação, decorre destas obterem uma imagem 2D, enquanto que os equipamentos usuais a base de emissão de feixes laser terem o recurso de medição 3D. Esta lacuna foi preenchida incorporando-se um 7o Sensor de Imagem no braço do Robô, que além de inspecionar o perfil do “bid” (filete) de adesivo quanto a falhas de aplicação, tem também a finalidade de determinar as alturas do perímetro da cabine (eixo z) continuamente, comparando-as com as coordenadas padrão do produto. Um recurso adicional disponibilizado com o sistema de visão, é o de se permitir verificar o dimensional das cabines através da leitura das coordenadas cartesianas nominais (x;y;z) de seus vértices, caso ocorram problemas com o “casamento” com o teto, que são mostradas em um monitor ao lado da célula.
Aparentemente o novo conceito de obtenção de coordenadas parece ser simples, de fácil implantação e de aplicação obvia, mas não é bem assim. Algumas poucas centenas de horas/homem foram investidas pela Engenharia no desenvolvimento desta aplicação, inédita no que tange a obtenção de coordenadas cartesianas no espaço. Itens como comunicação entre os equipamentos da célula (Robô; PLC da célula; Sistema de Cola; Sistema de Visão; Sistemas de Segurança; etc.) e principalmente pela variedade de cores e tons de cores das cabines, que afetam diretamente as intensidades de iluminação e exposição de imagens, fizeram deste Projeto de Solução de Processo Produtivo um desafio, enfrentado e solucionado na medida necessária, alcançando o objetivo principal de atender as necessidades e expectativas do Cliente.
Foto em perspectiva da célula robotizada para aplicação de adesivo
estrutural para o novo caminhão Volkswagen (projeto NFB)
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oncluindo, somente foi possível prosseguir-se com esta proposta diferenciada de ataque ao problema, devido aos profissionais da Volkswagen Caminhões e Ônibus, Engos. Renato Parra Gonçalves e Celso Luiz da Silva do Planejamento Industrial /Manutenção e Engo. Alfredo Yassuo Oshiro da Manufatura estarem em busca de soluções tecnológicas inovadoras para sua empresa.