Rozwiązanie do programowania robotów 7-osiowych do przycinania części kompozytowych

GA-ASI Predator

Profil klienta

General Atomics Aeronautical Systems (GA-ASI) jest wiodącym producentem bezzałogowych systemów powietrznych (UAS) i taktycznych radarów zwiadowczych, w tym serii Predator UAS i systemów czujników Lynx SAR/GMTI. Firma jest zaangażowana w dostarczanie długotrwałych, zdolnych do realizacji misji samolotów ze zintegrowanymi systemami czujników i łączeń danych niezbędnymi do zapewnienia ciągłej świadomości sytuacyjnej i możliwości szybkiego uderzenia.

Prosty, ekonomiczny i zabójczy - Predator firmy General Atomics zdobył tę reputację po strategicznych sukcesach w walkach na Bałkanach, w Afganistanie i Iraku. Sterowane satelitarnie Predatory, zaprojektowane zarówno do rozpoznania na dużych wysokościach, jak i do ataków lotniczych, są pilotowane zdalnie przez pilotów Sił Powietrznych USA na Nellis AFB w Nevadzie.

Kontekst

Predator jest samolotem wykonanym w całości z kompozytu, ręcznie wykonanym w zakładzie produkcyjnym GA-ASI o powierzchni 160 000 ft² (15 000 m²) na południe od Rancho Bernardo w Kalifornii, wykorzystującym głównie prepregi węglowe/epoksydowe i utwardzanym w autoklawie. Materiały prepreg są cięte na komputerowej maszynie do cięcia i kompletowania, a cięcie rdzenia wykonywane jest na 5-osiowej maszynie do cięcia CNC. Urządzenia do projekcji laserowej pomagają zapewnić powtarzalną i dokładną produkcję. Utwardzone laminaty są przycinane strumieniem wody - strumienie wody eliminują problemy związane z cięciem zaawansowanych kompozytów lotniczych, ponieważ cięcie odbywa się w wyniku działania erozyjnego, a nie tarcia i ścinania. W celu cięcia kompozytów węglowych, z małej kryzy z materiału szlachetnego w głowicy narzędzia emitowany jest cienki strumień wody poruszający się z prędkością trzykrotnie większą niż prędkość dźwięku. Przepływ wody o wartości jednego galonu na minutę zasysa oddzielny strumień drobnych cząstek garnetu, które wcinają się w ciętą powierzchnię. Produkują one krawędzie o wyjątkowej jakości, wolne od postrzępionych lub rozwarstwionych obszarów, co minimalizuje kosztowne wykończenie wtórne.

Wyzwanie

Firma General Atomics wykorzystała szansę do zakupu imponującej zrobotyzowanej komórki roboczej do cięcia strumieniem wody na rynku wtórnym, która może obsługiwać bardzo duże elementy obrabiane - idealne rozwiązanie do przycinania ich zespołów skrzydeł o długości 9 m (30 stóp). Strumień wody jest zamontowany na ramieniu robota Motoman, które porusza się wzdłuż 12,2-metrowego (40 stóp) podwieszonego portalu. Ta komórka robocza byłaby pierwszym przypadkiem zastosowania robotów w produkcji przez grupę Aeronautical Systems. Maszyna została zainstalowana i przygotowana do pracy. Jednak gdy nadszedł czas na przesłanie wzorów cięcia z plików CAD w formacie .dxf, inżynierowie firmy doszli do niepokojącego wniosku, że dostępne oprogramowanie nie spełniało wymagań. Opracowywanie trajektorii narzędzi dla 7-osiowej zrobotyzowanej komórki roboczej bezpośrednio z plików projektowych CAD wydawało się być niezbadanym terenem, ale było kluczowe dla uzyskania wartości z zaawansowanego sprzętu, który General Atomics nabył, a ostatecznie dla spełnienia swoich zobowiązań produkcyjnych w celu zaspokojenia rosnącego zapotrzebowania Sił Powietrznych na Predatory.

Rozwiązanie

Omawiając ten problem z lokalnym dystrybutorem Mastercam, inżynier projektu dowiedział się o oprogramowaniu Robotmaster®, opracowanym specjalnie z myślą o wprowadzeniu możliwości programowania CAD/CAM do 6-osiowych robotów. W ciągu tygodnia od wyjaśnienia problemu kierownikowi projektu Jabez Technology, Robotmaster został dostosowany przez dodanie sterowania 7. osią, czyli pozycją portalu, do standardowych 6-osiowych algorytmów robota. Po jednodniowym szkoleniu na miejscu inżynierowie General Atomics byli gotowi do pracy z systemem.

Robot GA-ASI z oprogramowaniem Robotmaster

Cięcie zawiasów klapy skrzydła z dokładnością 0,13 mm (0,005 cala) na długości 9 m (30 stóp) stanowiło znaczne wyzwanie w zakresie kalibracji i dokładności programowania robota. Robotmaster umożliwił precyzyjną regulację modelu CAD, a ścieżki narzędzi zostały ponownie wygenerowane z matematyczną precyzją, dosłownie za pomocą kilku kliknięć myszką w pełni zintegrowanym systemie CAD/CAM. W ciągu kilku tygodni inżynierowie GA-ASI przesyłali ostateczne programy robotów wygenerowane na podstawie swoich plików CAD, co było niemożliwe dla wszystkich ich kontaktów branżowych, oraz byli w stanie uruchomić nową komórkę robota do cięcia strumieniem wody.

Potwierdzone rezultaty

Chociaż GA-ASI zdaje sobie sprawę, że wykorzystuje tylko ułamek możliwości technicznych swojej zrobotyzowanej komórki roboczej i możliwości programowania Robotmaster w swoim zastosowaniu, instalacja wielokrotnie uzasadniała wydatki firmy. Jest ona w pełni zgodna z celami dotyczącymi jakości i precyzji oraz zwiększyła wydajność produkcyjną zakładu. Firma Jabez Technologies wprowadziła możliwość sterowania przesuwem robota wzdłuż szyny 7. osi i/lub pozycjonera obrotowego 8. osi jako standardową funkcję oprogramowania Robotmaster w ramach swojego ciągłego zaangażowania w zapewnienie szybkiego i elastycznego programowania offline dla robotyki do usuwania materiału.