通用原子航空系统公司(General Atomics Aeronautical Systems,简称 GA-ASI)是无人机系统 (UAS) 和战术侦察雷达的领先制造商,其产品包括 Predator UAS(捕食者无人机系统)系列和 Lynx SAR/GMTI 传感器系统。该公司致力于提供长航时、具备任务能力的飞行器,配备所需的集成传感器和数据链系统,以提供持续的环境感知和快速打击能力。
简单、高性价比且致命——通用原子公司的 Predator(捕食者)无人机在巴尔干半岛、阿富汗和伊拉克的战略作战成功后赢得了这一声誉。卫星控制的 Predator 专为高海拔侦察和空中打击而设计,由内华达州 Nellis 空军基地的美国空军飞行员远程执飞。
Predator 是一款完全由复合材料打造的飞行器,主要使用碳纤/环氧树脂预浸料以手工叠加制作,之后在高压釜中固化,其 GA-ASI 制造工厂位于加利福尼亚州 Rancho Bernardo 南部,面积达 160,000 平方英尺(15,000 平方米)。预浸料在电脑切割配套机上切割,而芯材切割在 5 轴数控切割机上完成。激光投影设备有助于确保可重复的、准确的制造。固化的层压材料使用水刀进行修边——水刀可消除与先进航空航天复合材料相关的切割问题,因为其通过侵蚀作用而非摩擦和剪切进行切割。流速达三倍音速的细流从工具头上一个镶有宝石的小孔中喷出以切割碳复合材料。每分钟一加仑的水流另混入一股精细的石榴砂流,切入被切割的表面。从而产生出色的边缘质量,无磨损或分层区域,从而最大限度减少成本高昂的二次精加工。
通用原子公司抓住设备转售市场的机会,购入一款令人印象深刻的水刀机器人工作单元,该单元能够处理非常大的工件,是修整其 30 英尺(9 m)长翼组件的理想解决方案。水刀安装在沿着 40 英尺(12.2 m)的高台架移动的 Motoman 机器人手臂上。该工作单元将是该航空系统集团首次尝试在制造中使用机器人。机器已安装并已准备就绪,随时可以开始作业。然而,当需要从他们的 CAD.dxf 文件上传切割图案时,该公司的工程师们开始不安地意识到,现有的软件无法胜任这项工作。直接从 CAD 设计文件开发 7 轴机器人工作单元的刀具轨迹似乎是一个未知的领域,但这对于从通用原子公司购入的尖端设备中获得价值,以及最终履行其生产承诺以满足空军对 Predator 不断增长的需求而言至关重要。
项目工程师与当地的 Mastercam 经销商讨论了这个问题,了解到 Robotmaster ® 是一款专为 6 轴机器人提供 CAD/CAM 编程功能而开发的软件产品。向 Jabez Technology 的项目负责人解释问题后,一周之内,Robotmaster 就做出调整,并将对第 7 轴(台架位置)的控制添加到其 6 轴机器人标准算法中。为期一天的现场培训过后,通用原子公司的工程师即可在系统上操作。
机翼襟翼铰链的切割需要在30英尺(9米)的长度上达到 0.005 英寸(0.13毫米)的精度,这对机器人校准和编程精度提出了重大挑战。采用 Robotmaster 可以对 CAD 模型进行微调,并以数学精度重新生成刀具路径,一切只需在完全集成的 CAD/CAM 的功能中点击几下鼠标即可。数周内,GA-ASI 工程师上传了由其 CAD 文件生成的最终机器人程序(一项壮举,之前他们所有的行业联系人都告诉他们这不可能),并能够设置新的水刀机器人单元进行工作。
尽管 GA-ASI 意识到他们在其应用中只使用了一小部分的机器人工作单元技术能力和 Robotmaster 编程能力,但该装置已多次证明公司的支出是合理的。它完全满足其质量和精度目标,并提高了工厂的产量。Jabez Technologies 已将控制机器人沿第 7 轴导轨和/或第 8 轴旋转定位器移动的能力作为 Robotmaster 的标准功能,这是他们为去料机器人提供快速灵活离线编程能力的持续承诺的一部分。