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Cirrus飛機製造商利用FARO雷射追蹤儀進行機器人校準

馬路科技|3D量測部門

前言

Cirrus飛機製造商如何使用雷射追蹤儀來驗證機器人的設置,以確保其真正的位置精度,減少所需夾具的數量和複雜性,並將工具成本降低60%。

“雖然機器人校準是一個獨特的應用,但Cirrus也利用追踪儀滿足其他大型量測的需求,如裝配和粘接夾具設置、部件檢查,甚至整架飛機的檢查。FARO雷射追蹤儀已經成為Cirrus飛機製造商成功的寶貴工具,無論是現在還是將來”。

該公司在這個領域已經投入超過25年心血,Cirrus這個品牌可說是航空市場中性能、安全、舒適和創新的代名詞。自1984年以來,Cirrus飛機製造商(www.cirrusaircraft.com)致力於透過安全、創新和改善整體飛行體驗,推動航空業的發展。

Cirrus生產世界上最暢銷的兩款活塞發動機:Cirrus SR 22和SR22T,在設計、品質和工程方面具有其他競爭品牌無發相比的表現。Cirrus使用電腦分析和建模採用了同業最佳做法。

這種方法是透過解材料和部件的結構特點,然後建立一個數位模型,建立的過程是預測複合材料結構的特性,使用分析,然後用電腦模型驗證收集的數據。這個過程雖然十分昂貴,但Cirrus對品質和安全的承諾卻得以落實於產品上。

這種分析方法在Cirrus Vision SF50發動機開發中繼續進行,這是一種單引擎、低翼的個人噴射機。 Vision SF50旨在填補活塞飛機和輕型商務噴氣機之間的一個重要空白。和每架Cirrus飛機一樣,Vision也將採用Cirrus機身降落傘系統(CAPS),在發生緊急情況時可將整個飛機安全地降到地面。

挑戰

為了減少新一代Vision SF50 Jet對切削工具的需求,Cirrus砸下重金將一個6軸製造機器人轉換為數控銑床。該機器人是KUKA KR-100 HA L80(高精度機種),使用視覺相機定位並對準零件,然後鑽出任何所需的孔,並修剪掉多餘的材料,以確定最終的零件形狀。

KUKA的工作半徑為9英尺,安裝在一個40英尺的線性軸軌道上,長度剛好可以容納38英尺長的零件。長度足以滿足SF50 Vision的38英尺長的機翼。機身艙結構是5.1英尺寬,4.1英尺高,30.9英尺長。即使是小的零件-到6英寸×4英寸×2英寸的零件,也可以由機器人切割,同時由真空工作台固定。然而,較大的零件則需要使用專用的固定裝置。

Cirrus需要一個解決方案,來驗證機器人的設置,並確保其真正的位置精度。他們正在尋求能夠即時驗證切削路徑和鑽孔精度的技術,而不需要通過試驗和錯誤對物理零件產生潛在的缺陷。因為精度是首要任務。

解決方案

Cirrus在許多項目中使用整合雷射與實體探針的12英尺FaroArm和橋式固定CMM設備。然而先前我們提及機器人所需之工作尺寸和精度的要求,這兩者都不能為KUKA機器人提供理想的解決方案。

為了滿足機器人修整和鑽孔的量測需要,Cirrus將FARO雷射追蹤儀納入其評估項目。雷射追蹤儀具有較大的工作體積(達直徑230英尺)和自動SMR(球面安裝的反射器)追踪功能,使其成為繪製機器人工作路徑的理想工具。

大的工作體積減輕了跨越(移動設備位置)較小體積的測量臂的需要,雖然這可能會導致整體精度在幾次反復後迅速降低。但事實證明,透過FARO LaserTracker測量機器人單元中的任何一點都在容許標準範圍內,對該過程至關重要。

在設置和測繪期間,追踪儀在機器人單元中正常運作了8週。使用FARO的SDK(軟體開發人員工具包),Cirrus能夠讓機器人程序告訴Tracker已經就位,並命令Tracker進行測量。然後將真實位置與標稱位置進行比較,並生成一個補償表。

接著根據該補償表,進行位置調整,將機器人移至正確位置。在成功的設置和測繪過程之後,在切割第一個零件之前,就可以實現精確的孔位和切削輪廓。目前,Tracker每週被用來檢測飛機子組件和硬工具數次。大的工作體積、卓越的精度,和多功能性使雷射追蹤儀成為Cirrus製造大型部件的唯一首選。

FARO雷射追蹤儀使Cirrus能夠在操縱機器人的同時進行即時測量,而不是在測量之前切削零件或鑽孔,並根據數據進行調整。追踪儀還使Cirrus傳統的CMM集中在現有的生產零件上。

結果

Cirrus飛機製造商使用FARO雷射追蹤儀,將修整和鑽孔夾具的數量和復雜度降到最低,節省了60%的工具成本。這個結果是因為機器人系統快速適應設計變化的靈活性,使整個SF50 Vision項目縮短了FAA認證所需時間,以及整體開發成本。

這表示,FARO雷射追蹤儀Vantage是Cirrus尋求的全面解決方案,是機器人校準、設計加工、製造、驗證和調整的理想工具。

“雖然機器人校準是一個獨特的應用,但Cirrus也利用Tracker滿足其他大規模的需求,如裝配和粘接夾具設置、部件檢查,甚至整個飛機檢查,” 計量工程師Tom Collard說。 “FARO雷射追蹤儀已經是Cirrus飛機公司的一個重要工具。 無論是現在還是將來,FARO雷射追蹤儀將持續扮演公司邁向成功的重要的角色”。

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