Kontrola kvality dotykových displejů v teplotním rozmezí od −40 do +85 stupňů Celsia klade extrémní nároky na testovací zařízení, a zejména pak na robotické prvky.
A šestiosý stroj Stäubli teď vůbec poprvé tento problém vyřešil bez použití ochranného krytu.
Dotykové displeje nahrazují klasické spínače a řídicí panely v mnoha aplikacích. Tyto moderní zobrazovací jednotky se používají i v nových vozech, a to i ve vozech nižší třídy. Dotykové displeje se čím dál tím častěji uplatňují při obsluze informačního systému, správě zakázkových vozidel, u asistenčních systémů řidiče a při monitorování hladiny oleje. U „propojených vozů“ představuje dotykový displej zase centrální rozhraní. Je tedy naprosto klíčové, aby se řidič mohl za každých okolností spolehnout na jeho funkčnost.
Schválení sériové výroby vyžaduje, aby dotykové displeje prošly přísnou zkouškou odolnosti. Míra složitosti zkušebního postupu je patrná na příkladu plně automatizovaného systému, který navrhla a sestavila společnost Kübrich Ingenieurgesellschaft z bavorského Priesendorfu. Kübrich, výrobce technologických celků se specializací na testování kvality, sestavil robotický systém splňující velmi přísné parametry navržené společností Panasonic. Konkrétně se jedná o simulaci různých funkcí hmatové obsluhy v rámci teplotního rozmezí −40 až +85 °C při úrovni vlhkosti až 95 %.
Náročné podmínky: Roboty v environmentální komoře
Inovativní testovací systém se v zásadě skládá z vysoce výkonné environmentální komory, ve které robot Stäubli TX60L ve verzi HE (vlhké prostředí) vybavený různými obslužnými prsty simuluje hmatovou obsluhu dotykových displejů. Testovací systém a jeho součásti řídí vlastní software společnosti Kübrich s názvem Actere.
Klíčovými kritérii pro výběr tohoto robotu byla vysoká přesnost, špičková dynamika a především tepelná robustnost. Přesnost byla zásadní kvůli tomu, že tlak prstů se z hlediska síly a polohy nesmí ani o píď odchylovat od specifikace; pokud jde o dynamiku, dle specifikace Panasonic musí robotický prst u dotykových událostí a gest dosahovat rychlostí až jeden metr za sekundu, a to vše na displejích, které jsou relativně malé a tepelně robustní, protože testovací cykly probíhají za rychlého střídání extrémů z hlediska teploty a vlhkosti.
„Bez ohledu na to, že roboty Stäubli používáme v prostředí naší testovací environmentální komory už řadu let, jsme skutečně pro tuto aplikaci neobjevili žádnou jinou schůdnou variantu,“ vysvětluje Christian Kübrich, generální ředitel této technologické společnosti. „Pouze roboty Stäubli totiž dokáží pracovat v podmínkách v rozmezí −40 a +85 °C při vlhkosti až 95 % bez ochranného krytu, a přesně to jsme v našem případě potřebovali.“
Společnost Kübrich má zkušenosti s tím, že žádný ochranný kryt si nezachová svou těsnost napořád, časem se vždy uvolní a vstřikovaný teplý vzduch pak utíká. To je však kontraproduktivní a zkresluje to výsledky měření. Unikající vzduch má také jinou vlhkost, proto je těžké udržet definované konstantní testovací podmínky. Během testů v environmentální komoře s roboty vybavenými ochrannými kryty se takový únik brzy projeví v podobě kondenzace nebo námrazy na površích. Ochranný kryt tedy nejen limituje mobilitu robotu, ale zároveň zvyšuje náklady na každoroční údržbu a servisní náklady na klimatizaci i samotný robot.
Technologie pohonu vyvinutá interně činí nemožné možným
Důvod, proč robot Stäubli dokáže spolehlivě pracovat v extrémních podmínkách, spočívá v jeho unikátních konstrukčních prvcích. Zejména se jedná o systematické směrování všech kabelů a maziv v rameni; kapacitu natlakování krytu a především o patentovanou technologii pohonu.
V extrémních klimatických podmínkách je důležité, aby osy robotu pracovaly s maximální výkonností. A zde se ukazuje technologie USP od společnosti Stäubli, tedy špičkový pohon JCM s převodovkou v olejové lázni, jako klíčová výhoda. Hliníkový indukční topný prstenec v okolí kloubů plně dostačuje k zajištění efektivního výkonu robotu i při teplotách −40 °C. Naproti tomu průmyslové roboty s konvenčními převodovkami musí být v těchto extrémních teplotách teple obaleny a bývají náchylné k poruchám.
Zásadní úloha klimatizace
Zásadní podíl na kvalitě a hospodárnosti testovacího systému má environmentální komora od společnosti Weiss Klimatechnik. Topení, chlazení, regulace vlhkosti a vysoušení na hodnoty definované pro testovací cykly probíhají velmi rychle a zároveň s vysokou přesností. Výrobci technologických celků mají v portfoliu společnosti Weiss Klimatechnik na výběr z různých kategorií komor. V závislosti na testovacích požadavcích lze tato zařízení chladit rychlostí 20 K/min.
V případě systému pro testování dotykových displejů sestaveném společností Kübrich je modifikovaná standardní environmentální komora ideálním řešením. Zařízení se může ochladit až na −40 °C při rychlosti cca 5 K/min a poskytuje dostatek vnitřního prostoru pro testovací uspořádání, ve kterém kompaktní šestiosý robot TX60L HE snadno a spolehlivě testuje šest displejů najednou. Komora byla modifikována o další okna, která umožňují operátorovi testované položky nerušeně sledovat.
Při ručním plnění systému pro testování dotykových displejů se horní část komory zvedá elektrickým pohonem. Operátor tím získá bezproblémový přístup k upínání displejů i k samotnému robotovi. Testy se provádí s různými kritérii až pro šest různých typů displejů za proměnlivých klimatických podmínek v definovaných cyklech.
Design závodu zaručuje maximální flexibilitu
Flexibilní ovladač systému naprogramovaný offline dále umožňuje realizaci různých testovacích programů pro jednotlivé displeje s možností obsluhy jedním či několika prsty. Realizuje se přístup k několika pozicím a testování probíhá podle přesně specifikovaných parametrů. Jedním z testovacích kritérií je tlak prstu, který se zaznamenává čidlem síly/kroutícího momentu v rozmezí 0,1 až 10 Newtonů. Simuluje se časté stlačování určitých pozic na displeji a přejíždění prsty, dále expozice potu a nošení rukavic.
Samozřejmě je možná i samostatná specifikace teplot, úrovně vlhkosti a napájecího napětí, při kterém mají být položky testovány. Při 50 různých parametrech na displej za různých teplotních podmínek a napájení se počet testů rychle vyšplhá k průměru v řádu tisíců. Výsledky se zaznamenávají vyhodnocovacím softwarem vyvinutým společností Kübrich a prezentují se v intuitivním formátu.
Společnost Kübrich klade důraz na průkopnickou povahu tohoto systému, který v oblasti testování displejů nastavuje novou laťku. „Tento mimořádně efektivní koncept nám umožňuje realizovat působivý výkon robotu Stäubli a proces zajišťování kvality se tím povyšuje na novou úroveň dostupnosti a flexibility při současné optimalizaci tolerancí měření.“