ZEISS TALOS établit une nouvelle référence en matière d'inspection numérique automatisée

Les secteurs de fabrication à grands volumes — tels que la fabrication de caisses en blanc automobiles, le giga-casting d'aluminium à grande échelle et l'assemblage de véhicules industriels — sont confrontés à d'importants goulots d'étranglement lors du contrôle des grands ensembles structurels. Les machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) conventionnelles installées dans des laboratoires de contrôle qualité distants offrent une grande précision, mais leurs temps de cycle lents et leurs portiques rigides interdisent tout retour d'information en temps réel sur les lignes de production. À l'inverse, les robots polyarticulés industriels traditionnels équipés de têtes de numérisation optique ont historiquement souffert de dérives positionnelles, de déformations articulaires cinématiques et de dilatation thermique, obligeant les opérateurs à déployer des systèmes de suivi optique CMM externes ou à coller des cibles de référence photogrammétriques sur l'ensemble de la pièce. Les caméras de suivi externes engendrent des masquages de champ de vision dans les cavités profondes et les sous-châssis en retrait, tandis que la pose et le retrait manuels des cibles augmentent significativement les coûts de main-d'œuvre et perturbent les temps de cycle. Combler cet écart nécessite des systèmes de métrologie robotisés qui intègrent la précision cinématique spatiale, éliminant tout référencement optique externe tout en numérisant à la fois les grandes surfaces de formes libres et les caractéristiques géométriques discrètes en une seule passe automatisée.

Cinématique auto-référencée et numérisation optique bimodale
Afin d'éliminer les compromis opérationnels entre flexibilité robotique et précision métrologique, ZEISS a lancé le robot de métrologie ZEISS TALOS, conçu pour le contrôle automatisé de composants à cadence élevée. Le système atteint une incertitude de mesure volumétrique inférieure à 100 micromètres sur un rayon d'action de 3,30 mètres. En intégrant une correction de position interne directement dans l'architecture du robot, le système fonctionne de manière autonome, sans caméras de suivi laser auxiliaires, sans stations de référence montées au plafond, ni cibles physiques appliquées sur la pièce.

L'îlot matériel unifié associe le robot de métrologie ZEISS TALOS MR au capteur optique compact à lumière bleue ZEISS TALOS AX, épaulés par le plateau tournant motorisé de qualité métrologique ZEISS TALOS RT et l'enceinte de protection intégrée ZEISS TALOS Safeguard. Pour répondre au défi industriel classique nécessitant des capteurs distincts pour la numérisation globale de surfaces et l'extraction de caractéristiques locales, le capteur TALOS AX associe deux caméras haute résolution de 24 mégapixels à une technologie de projection de franges de lumière bleue. Le système optique fonctionne à des cadences d'acquisition d'images de 100 Hz, atteignant jusqu'à 200 Hz en mode de balayage rapide. Sur un volume de mesure optique de 500 millimètres de large, le capteur exploite quatre flashs multidirectionnels pour contrôler les micro-géométries — y compris les trous taraudés, les bords de tôle, les goujons et les perçages de fixation —, tout en générant simultanément des nuages de points denses et des jumeaux numériques de surfaces courbes complexes.

Le Dr Jan Thesing, directeur de la division 3D Optical Systems chez ZEISS, a précisé que la plateforme TALOS marque une transition structurelle dans la métrologie 3D automatisée en intégrant directement la précision spatiale métrologique dans la cinématique du robot, préservant ainsi la portée et la rapidité des robots industriels sans compromettre la précision.

Durcissement pour la production et programmation hors ligne automatisée
Conçu pour fonctionner au plus près des lignes de production comme au sein de salles de métrologie dédiées, le matériel est durci thermiquement et mécaniquement pour résister aux variations de température, aux vibrations d'atelier et aux poussières industrielles. L'intégralité du flux d'inspection est pilotée par la plateforme logicielle ZEISS INSPECT, qui automatise la planification des trajectoires du robot et le positionnement du capteur directement à partir des géométries CAO nominales. Grâce à l'évitement automatique des collisions et à une programmation en un clic, le logiciel réduit le temps de préparation hors ligne et optimise les trajectoires cinématiques pour maximiser les taux d'utilisation de la cellule. La suite logicielle génère des cartographies d'écarts de tolérancement géométrique (GD&T), évalue les dimensions d'affleurement et de jeu sur les assemblages de portes et d'ouvrants automobiles, et exporte directement les rapports d'inspection vers les systèmes d'exécution de la fabrication (MES).

Contexte additionnel
Cette section détaille les spécifications techniques et les éléments comparatifs de référence non inclus dans l'annonce initiale du produit.

En métrologie tridimensionnelle optique automatisée régie par les normes VDI/VDE 2634 Partie 3 et ISO 10360-8, la précision du balayage 3D robotisé dépendait historiquement de systèmes de suivi optique en visibilité directe (tels que des caméras stéréoscopiques CMM optiques) observant des LED infrarouges actives ou des cibles rétro-réfléchissantes fixées sur la tête de mesure. Ce suivi optique compense les jeux mécaniques d'engrenage, la souplesse articulaire et la dilatation thermique des bras articulés industriels à six axes standard (par exemple Fanuc, KUKA ou ABB). Supprimer le suivi externe sur une portée de 3,3 mètres tout en maintenant une incertitude volumétrique inférieure à 100 micromètres exige des codeurs optiques articulaires secondaires à ultra-haute résolution, des algorithmes de compensation thermique cinématique dynamique et des structures coulées rigides à faible dilatation. De plus, l'acquisition de nuages de points denses sur des surfaces métalliques nécessite une lumière bleue à bande étroite (longueur d'onde typique de 450 nm) pour s'affranchir de la lumière ambiante parasite des ateliers, associée à des flashs LED multidirectionnels projetant des micro-ombres nettes le long du contour des trous et des arêtes de découpe de tôles, évitant ainsi les artefacts d'arrondissement de bord dans les algorithmes de triangulation.

Dans le paysage de la métrologie 3D industrielle automatisée et du contrôle optique, la plateforme ZEISS TALOS se positionne face à des cellules d'inspection robotisées clés en main telles que le PRECITRACK / AutoScan-T d'Hexagon et les cellules robotisées Leica Absolute Tracker AT960, le MetraSCAN 3D-R de Creaform avec suivi optique C-Track, le Laser Radar de Nikon Metrology (série APDIS), ainsi que face aux architectures internes de ZEISS telles que la série ZEISS ScanBox (intégrant des capteurs à lumière bleue ATOS 5 sur des robots industriels standards). Alors que des systèmes tels que le MetraSCAN 3D-R de Creaform et les solutions optiques d'Hexagon dépendent d'une ligne de visée ininterrompue entre une barre de suivi optique fixe et le capteur d'extrémité, leur capacité de mesure se dégrade si un opérateur, un outillage ou le bras du robot lui-même masque le faisceau de suivi. Inversement, les systèmes Laser Radar sans contact suppriment les barres de suivi mais exigent des durées d'acquisition prolongées pour balayer point par point de grands panneaux structurels. En intégrant un guidage métrologique interne au cœur de la cinématique du TALOS MR et en associant une projection de franges de lumière bleue 24 mégapixels à des flashs LED périphériques multidirectionnels, ZEISS apporte aux lignes de ferrage automobile (BIW), aux fonderies de giga-casting et aux constructeurs aéronautiques une cellule d'inspection rapide et sans contrainte, capable d'atteindre des cavités internes profondes sans zones d'ombre de tracking.

Édité par Romila DSilva, rédactrice chez Induportals, avec assistance d'IA.