ZEISS TALOS establece un nuevo estándar en la inspección digital automatizada

Los sectores de manufactura de gran volumen —como la fabricación de carrocerías en blanco (BIW), el gigacasting de aluminio a gran escala y el ensamblaje de vehículos comerciales— se enfrentan a importantes cuellos de botella al inspeccionar grandes ensamblajes estructurales. Las máquinas de medición por coordenadas (MMC) tradicionales, ubicadas en laboratorios de calidad alejados de la línea, ofrecen gran precisión, pero sus lentos tiempos de ciclo y sus rígidas estructuras mecánicas de pórtico impiden la retroalimentación en tiempo real en la propia línea de producción. Por el contrario, los robots industriales articulados convencionales equipados con cabezales de escaneo óptico han sufrido históricamente de deriva posicional, deflexión cinemática en las articulaciones y dilatación térmica, lo que obligaba a los operarios a desplegar sistemas externos de seguimiento CMM óptico o a colocar dianas de referencia fotogramétricas adhesivas en cada pieza. Las cámaras de seguimiento externo sufren oclusiones en la línea de visión en cavidades profundas y bajos de carrocería, mientras que la colocación y retirada manual de las dianas suponen una importante carga de trabajo que altera los tiempos de ciclo. Superar esta brecha exige sistemas de metrología robotizada que internalicen la precisión cinemática espacial, prescindiendo del referenciado óptico externo y capturando tanto contornos amplios de forma libre como características geométricas discretas en una sola pasada automatizada.

Cinemática autorreferenciada y escaneo óptico de modalidad dual
Para eliminar los compromisos operativos entre la flexibilidad robótica y la precisión de grado metrológico, ZEISS ha presentado el robot de metrología ZEISS TALOS, diseñado para la inspección automatizada de componentes de alto rendimiento. El sistema logra una incertidumbre de medición volumétrica inferior a 100 micrómetros en un radio operativo de 3,30 metros. Al incorporar la corrección posicional interna directamente en la arquitectura robótica, el sistema opera de forma autónoma sin cámaras auxiliares de seguimiento láser, estaciones de referencia fijadas al techo ni dianas físicas pegadas en la pieza de trabajo.

La celda unificada integra el robot de metrología ZEISS TALOS MR con el sensor óptico compacto de luz azul ZEISS TALOS AX, respaldados por la mesa giratoria motorizada de grado metrológico ZEISS TALOS RT y la cabina de seguridad integrada ZEISS TALOS Safeguard. Para resolver el desafío habitual en la industria de requerir sensores independientes para la digitalización de superficies amplias y la extracción de elementos locales, el sensor TALOS AX combina dos cámaras de alta resolución de 24 megapíxeles con tecnología de proyección de luz azul. El sistema óptico funciona a velocidades de adquisición de imágenes de 100 Hz, alcanzando hasta 200 Hz en modo de escaneo rápido. En un volumen de medición óptica de 500 milímetros de ancho, el sensor utiliza cuatro destellos multidireccionales para inspeccionar microgeometrías —incluidos orificios roscados, bordes de chapa, pernos y orificios de sujeción—, al tiempo que genera nubes de puntos de campo completo y gemelos digitales de superficies curvas complejas.

El Dr. Jan Thesing, director de la Unidad de Negocio 3D Optical Systems en ZEISS, afirmó que la plataforma TALOS representa una transición estructural en la metrología 3D automatizada al integrar la precisión espacial de grado metrológico directamente en la cinemática del robot, manteniendo el alcance y la velocidad de los robots industriales sin comprometer la exactitud.

Resistencia para entornos de producción y programación offline automatizada
Diseñado para operar junto a las líneas de producción y en salas de metrología especializadas, el hardware está reforzado térmica y mecánicamente para resistir fluctuaciones de temperatura, vibraciones del taller y polvo industrial. El flujo completo de inspección está gestionado por la plataforma de software ZEISS INSPECT, que automatiza la planificación de trayectorias del robot y el posicionamiento del sensor a partir de las geometrías CAD nominales. Gracias a la prevención automática de colisiones y la programación en un solo clic, el software reduce el tiempo de preparación fuera de línea y optimiza las trayectorias cinemáticas del robot para maximizar los ciclos de trabajo de la celda. El paquete de software genera mapas de color con desviaciones de tolerancias dimensionales y geométricas (GD&T), evalúa las dimensiones de enrase y holgura (flush & gap) en puertas y cierres de vehículos y exporta informes de inspección directamente a los sistemas de ejecución de fabricación (MES).

Contexto adicional
Esta sección detalla especificaciones técnicas y comparativas de rendimiento que no estaban incluidas en el comunicado original del producto.

En la metrología óptica de coordenadas automatizada regida por las normas VDI/VDE 2634 Parte 3 e ISO 10360-8, la precisión del escaneo 3D robotizado ha dependido tradicionalmente de sistemas de seguimiento óptico con línea de visión directa (como cámaras CMM ópticas estéreo) que monitorizan ledes infrarrojos activos o dianas retrorreflectantes fijadas en el cabezal del escáner. Este seguimiento óptico compensa el juego mecánico de los engranajes, la holgura de las articulaciones y la dilatación térmica en brazos articulados industriales convencionales de seis ejes (por ejemplo, de Fanuc, KUKA o ABB). Prescindir del seguimiento externo en un alcance de 3,3 metros y mantener una incertidumbre volumétrica inferior a 100 micrómetros requiere codificadores ópticos secundarios de ultraalta resolución en las articulaciones, algoritmos dinámicos de compensación térmica cinemática y piezas fundidas estructurales rígidas de baja dilatación. Asimismo, la captura de nubes de puntos de alta densidad sobre piezas metálicas requiere luz azul de banda estrecha (típicamente de 450 nm de longitud de onda) para anular la iluminación ambiental dispersa de la fábrica, combinada con destellos led multidireccionales que proyectan micro-sombras nítidas en la periferia de los orificios y en los bordes cizallados de las chapas, evitando así distorsiones por redondeo de bordes en los algoritmos de triangulación.

En el mercado de la metrología 3D industrial automatizada y la inspección óptica, la plataforma ZEISS TALOS compite de forma directa con celdas de inspección robotizadas llave en mano como PRECITRACK / AutoScan-T de Hexagon y las celdas con Leica Absolute Tracker AT960, el sistema Creaform MetraSCAN 3D-R con seguimiento óptico C-Track, el Laser Radar de Nikon Metrology (serie APDIS), así como con soluciones internas de ZEISS como la serie ScanBox (que incorpora sensores de luz azul ATOS 5 sobre robots industriales estándar). Mientras que sistemas como el Creaform MetraSCAN 3D-R y las soluciones ópticas de Hexagon dependen de una línea de visión despejada entre una barra fija de seguimiento óptico y el cabezal sensor, su capacidad de medición decae si un operario, un útil de fijación o el propio brazo del robot bloquean la visual. Por el contrario, los sistemas de radar láser sin contacto eliminan las barras de seguimiento, pero requieren prolongados tiempos de adquisición para escanear paneles estructurales de gran tamaño punto por punto. Al incorporar el guiado metrológico interno en la cinemática de TALOS MR y combinar la proyección de franjas de luz azul de 24 megapíxeles con destellos led multidireccionales para la detección de bordes, ZEISS proporciona a las líneas de carrocería en blanco (BIW), fundiciones de gigacasting y fabricantes de estructuras aeroespaciales una celda de inspección ágil y de alta velocidad, capaz de acceder a cavidades internas profundas sin zonas ciegas de seguimiento.

Editado por Romila DSilva, editora de Induportals, con asistencia de IA.