Tecnología de medición altamente flexible en AIRBUS.
Las mediciones precisas en 3D en condiciones operativas representan un gran desafío para el aseguramiento de la calidad en la construcción aeronáutica. La tecnología de medición utilizada en la planta de AIRBUS de Hamburgo ha afrontado este reto utilizando el sistema móvil de medición fotogramétrica V-STARS de GSI. Este sistema ha impresionado al fabricante aeronáutico no sólo por su gran flexibilidad sino, por encima de todo, por la precisión, fiabilidad y sencillez de uso en las mediciones.
AIRBUS utiliza la capacidad y experiencia de 16 emplazamientos en Francia, España, Gran Bretaña y Alemania. Sin embargo, las secciones completas de los aviones se producen sólo en Hamburgo y St. Nazaire. Este concepto industrial único, basado en "Centros de excelencia", ha demostrado ser extremadamente eficiente. "El papel desempeñado por Hamburgo en este proyecto consiste en la fabricación de las secciones delantera y trasera del fuselaje de los modelos AIRBUS, incluido el A380. También se lleva a cabo allí el ensamblaje final de los modelos A320, lo que significa que se une la cabina con la sección central del fuselaje y las alas", explica Uwe Drohne, Director de tecnología de medición de AIRBUS en Hamburgo.
El equipo de 15 personas de tecnología de medición a cargo de Uwe Drohne representa un grupo dentro del departamento de aseguramiento de la calidad. Sus tareas comprenden todo lo relacionado con la tecnología de medición geométrica. Para poder llevar a cabo con éxito todas las tareas de medición necesarias, los técnicos tienen a su disposición diversos sistemas de calidad demostrada. La gama de equipos va desde sistemas estacionarios de medición de coordenadas hasta láser tracker y taquímetros. No obstante, un sistema de medición destaca sobre el resto de instrumentos – el sistema V-STARS de GSI.
A pesar de tratarse de un sistema utilizado habitualmente en el sector aeroespacial en particular y de estar ganando popularidad en la industria del automóvil, no es muy conocido en la industria en general.
V-STARS es un sistema móvil de medición de coordenadas cuyo uso de una única cámara INCA (V-STARS/S) o de dos o más cámaras INCA (V-STARS/M) permite conseguir capturas 3D rápidas y extremadamente precisas. Gracias a la tecnología fotogramétrica, las propias mediciones no se llevan a cabo directamente sobre el objeto sino en imágenes digitales extraídas desde diversos ángulos. Más tarde, estas imágenes son procesadas automáticamente por el potente software de V-STARS, que calcula las coordenadas 3D del objeto medido. Estas coordenadas pueden presentarse y analizarse de manera gráfica dentro de V-STARS u otro software. La precisión nominal del sistema V-STARS/S es de 5 µm + 5 µm / m.
Sólo las instalaciones de Hamburgo cuentan con ocho sistemas V-STARS. Se utilizan más sistemas del mismo tipo en otras plantas de AIRBUS. "En 1998, se puso a disposición de Uwe Drohne el primer sistema INCA1 en régimen de alquiler, por un periodo de un año. Durante este tiempo, él y su equipo reunieron una sólida experiencia con el sistema, llegaron a la conclusión de que era bueno y, finalmente, adquirieron uno. Las pruebas de las aplicaciones especiales de la cámara de Hamburgo han constituido temas de tesis universitarias. V-STARS llamó la atención por su precisión, fiabilidad y la facilidad de manejo de su cámara compacta. A día de hoy, hay tres sistemas INCA2 y cinco sistemas INCA3 en uso en el departamento de tecnología de medición", afirma Roland Kinzel, Director general de GDV Systems GmbH en Bad Schwartau, socio comercial de GSI en los países de habla alemana.
Las posibilidades de aplicación en metrología de los sistemas V-STARS son muy diversas. En primer lugar, hay dos aplicaciones en serie. La primera es la comprobación periódica de piezas de unión a gran escala. Se trata de los dispositivos de ensamblaje sobre los que se construyen partes de las secciones del avión. La segunda consiste en las mediciones de la interfaz de la sección del fuselaje. La interfaz de cada uno de los fuselajes entregados por la planta de Hamburgo a otras plantas de AIRBUS se mide con el sistema V-STARS. Además de estas dos mediciones en serie, este sistema móvil de medición lleva a cabo muchas otras mediciones, como las de los marcos de las puertas para pasajeros, los marcos de las puertas de la bodega de carga y los elementos de soporte de la aeronave. Los técnicos de medición también han utilizado el sistema para realizar mediciones de las alas o durante las pruebas, así como mediciones de deformaciones; el espectro de aplicaciones es muy amplio.
Fig. 1 : Medición de la interfaz de la sección del |
Fig. 2 : El sistema móvil de medición en entornos |
“Si se nos pregunta cuál de entre nuestros sistemas de medición utilizamos para una aplicación dada, la respuesta es: el más adecuado para el propósito concreto. El sistema fotogramétrico V -STARS se adapta muy bien a mediciones en entornos inestables, como es el caso de una plataforma poco firme. Lo mismo aplica a las mediciones dentro de la aeronave y a mediciones de un gran número de puntos. Un ejemplo clásico son las mediciones de deformaciones, en las que deben medirse de una vez entre 2000 y 3000 puntos", explica Andreas Kunkel, responsable de fotogrametría en el departamento de tecnología de medición, al describir las principales áreas de aplicación del sistema V-STARS.
El sistema V-STARS también se adapta perfectamente a mediciones en aquellos casos en los que los técnicos de Hamburgo disponen de un tiempo de acceso limitado; por ejemplo, para mediciones de componentes y secciones durante su parada para comer. Esto proporciona a los técnicos un intervalo de al menos 30 minutos, pero en ese marco temporal debe completarse una medición que normalmente dura entre 15 y 20 minutos. También debe hacerse una mención especial a las mediciones realizadas en estrechas condiciones espaciales, como en los compartimientos de carga de aviones pequeños, en los que sólo es posible moverse agachado y además deben realizarse mediciones en tuberías o alrededor de las mismas. Gracias a la comparativamente pequeña cámara, el sistema V-STARS proporciona a los técnicos una gran flexibilidad.
Es precisamente esta aplicación la que resalta las ventajas de V-STARS en comparación con el seguidor láser. Este sistema no es sólo más sencillo de manejar, sino que además tarda menos en estar listo para su uso, ya que no requiere ningún tiempo de calentamiento. En especial, en las mediciones realizadas dentro de un objeto, cuando el fuselaje está cerrado y sólo se puede acceder a su interior a través de puertas, el seguidor presenta desventajas. Por otro lado, una desventaja del sistema V-STARS/S con una única cámara INCA es el hecho de que las mediciones sólo pueden evaluarse en pasos sucesivos. Pueden obtenerse resultados inmediatos con el sistema V-STARS/M en el modo en línea. En este caso, hay conectadas dos o más cámaras INCA, pero la precisión de la medición es ‘sólo' de 10 µm + 10 µm / m debido al menor número de imágenes.
Los técnicos de Hamburgo utilizan el sistema V-STARS varias veces al día, 700 veces al año sólo para mediciones de puntos de la interfaz. A esto hay que añadir mediciones de aproximadamente 70 emplazamientos de construcción a lo largo de un año, durante los que se toman varias imágenes, así como varios otros usos. Teniendo en cuenta esta enorme cantidad de mediciones, no resulta sorprendente que los técnicos de medición estén muy impresionados con la fiabilidad de los sistemas V-STARS, especialmente cuando se considera que los técnicos viajan al ritmo de la producción, y deben desplazarse a través de compartimientos estrechos, en los que la cámara puede chocar fácilmente con una esquina.
Uwe Drohne extrae una conclusión muy positiva: "Los sistemas V-STARS han estado absolutamente a la altura de nuestras expectativas, especialmente en lo concerniente a la precisión y la flexibilidad. Llevamos a cabo las aplicaciones para las que compramos los sistemas de medición sin ningún problema, y de hecho descubrimos nuevas áreas de aplicación para estos sistemas. Las cámaras presentan un manejo sencillo. Tras un corto periodo de formación, pueden confiarse a otra persona y ponerse en marcha de inmediato..." Y por último, pero no menos importante, puede mejorarse significativamente la eficiencia de la tecnología de medición utilizando los sistemas V-STARS. Con el sistema analógico que utilizábamos antes, las tareas que llevamos a cabo hoy en día no podrían haberse gestionado, ni de manera práctica ni desde el punto de vista de la velocidad de salida de datos, y mucho menos con el mismo número de empleados.
Fig. 3 : Medición de los marcos de las puertas para pasajeros con el palpador manual. Alta precisión en entornos inestables. |
Fig. 4 : Medición con el palpador manual. |
La cámara INCA3, específicamente diseñada y construida por GSI para la ejecución de mediciones 3D de elevada precisión, combina un probado sensor CCD de resolución ultraelevada con un ordenador de abordo industrial basado en un PC, para realizar mediciones en condiciones adversas y entornos inestables. A fin de obtener estos rendimientos, GSI no sólo impone una estabilidad optomecánica insuperable en el interior de la cámara, sino que también incluye características como un estroboscopio integrado o conectividad inalámbrica (WIFI) tras una compresión de la imagen habitualmente de 10 a 1.
La característica restringida del entorno de medición de las piezas de unión de las esquinas del Airbus resulta interesante para el sistema V-STARS. No obstante, la cámara INCA3 resulta especialmente adecuada en mediciones in situ de objetos grandes, ya que no existe ninguna restricción de tamaño de la pieza a medir. Ello posibilita el uso de los sistemas V-STARS en campos como los de la aeronáutica, la industria espacial, automoción, construcción naval, generación de energía, industria pesada, etc.
Una vez INCA3 captura las fotos (ya sea a través del funcionamiento manual o mediante control remoto), el software V-STARS propietario de GSI inspecciona automáticamente las imágenes digitales recogidas y extrae la información 3D requerida. Este proceso está totalmente automatizado. Los puntos medidos pueden compararse entonces con sus nominales (ya sea punto a punto, o en comparación con el archivo CAD correspondiente), o bien pueden compararse con mediciones anteriores (repetibilidad o estudios de capacidad).
INCA3:
Las acciones de V-STARS en Europa están coordinadas por la compañía NTI (www.nti-measure.com).
Acerca de Geodetic Systems, Inc.
Geodetic Systems, Inc. (GSI, www.geodetic.com) es un proveedor internacional de soluciones de fotogrametría industrial para el mercado de medición/metrología industrial. GSI desarrolla y comercializa la familia V-STARS de sistemas de medición de coordenadas en 3D para usuarios implicados en aplicaciones de medición e inspección en diversos sectores, como el aerospacial, el de energía nuclear, automoción y construcción naval. INCA3, el producto estrella de la compañía, es una cámara de fotogrametría digital de tecnología punta con numerosas características progresivas. GSI distribuye sus productos a través de una red mundial de socios industriales. La distribución del sistema V-STARS y de la cámara INCA3 en Europa es coordinada por NTI. Para más información, póngase en contacto con:
NTI
Sr
32 route de Seichebrières
45530 Vitry Aux Loges / France
Tél. +33 (0) 2 38 59 30 51 / Fax: + 33 (0) 2 38 59 30 9
Tél. portable : +33 (0) 6 83 70 89 79
E-mail : nicolas.tanala@v-stars3d.com, website: www.nti-measure.com
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