מבצע של מערכת הייצור המשולב שיתופי (CCM)

Summary

מערכת ייצור שיתופית מורכבת מפותחת עבור משכב רובוטית של ציפויים מרוכבים באמצעות קלטת prepreg. המערכת המוצעת מאפשרת ייצור ציפויים מרוכבים עם רמות גבוהות של סיבוכיות גיאומטריות. הבעיות בתכנון הנתיב, התאום של הרובוטים והשליטה מטופלות בשיטה המוצעת.

Abstract

המיקום האוטומטי של הקלטת ואת המיקום סיבים אוטומטיים (AFP) מכונות לספק סביבת עבודה בטוחה יותר ולהפחית את עוצמת העבודה של עובדים מאשר המיקום סיבים מסורתיים הידני עושה. לפיכך, דיוק הייצור, החזרה והיעילות של הייצור המשולב משופרים באופן משמעותי. עם זאת, מערכות AFP הנוכחיות יכולות לייצר רק את הרכיבים המורכבים עם משטח פתוח גדול או חלקי מהפכה פשוטים, שאינם יכולים לעמוד בעניין הגובר במבנים קטנים או סגורים מהתעשייה.

במחקר זה, על ידי העסקת 1 מידה של חופש (השלב) הרוטציה, רובוט מקביל של 6-RSS, ו רובוט סדרתי 6-דוף, את המיומנות של מערכת AFP ניתן לשפר באופן משמעותי לייצור חלקים מורכבים מורכב. השלב הסיבוב רכוב על הרובוט המקביל מנוצל כדי להחזיק את מוט ואת הרובוט הסדרתי נושאת את ראש המיקום כדי לחקות שתי ידיים אנושיות כי יש מספיק מיומנות כדי להניח את הסיבים כדי מוט עם מתאר מורכב.

למרות שמערכת ה-CCM מגדילה את הגמישות של ייצור מורכב, היא די גוזלת זמן או אפילו בלתי אפשרית כדי ליצור את הנתיב הבלתי-מקוון האפשרי, המבטיח שכבה אחידה של הסיבים הבאים בהתחשב באילוצים כמו שינויי קצוות, התנגשויות בין ראש מיקום סיבים לבין mandrel, שינוי כיוון סיבים חלקה ושמירה על ראש מיקום סיבים לאורך הנורמה של החלק של השטח, וכו '. בנוסף, עקב שגיאת המיקום הקיימת של הרובוטים, יש צורך בתיקון הנתיב המקוון. לכן, אלגוריתם התיקון המקוון מוצע כדי לתקן את הנתיבים של רובוטים מקבילים וסדרתיים, ולשמור על הנתיב היחסי בין שני הרובוטים ללא שינוי באמצעות המשוב החזותי כאשר בעיות האילוץ או הסינגולריות ב מתרחשים תכנון נתיב לא מקוון. התוצאות הנסיוניות מציגות את מערכת ה-CCM המיועדת לקיים את התנועה הדרושה לייצור מבנה מורכב עם צורת Y.

Introduction

לאחרונה, הצורך הגובר למבנים מורכבים בעלי ביצועים גבוהים בתעשיות שונות הניע מאוד את פיתוח טכנולוגיות הייצור המורכב^1,2. ההפקה הידנית המסורתית אינה יכולה לעמוד ביעילות גבוהה, בדיוק ובדרישות האיכות של התעשייה המתעוררים. היבט זה עודד פיתוח טכנולוגיות ייצור חדשות כגון מערכות AFP. טכנולוגיית AFP ממכן את הייצור של מבני חומרים מרוכבים באמצעות prepregs, אשר נמצאים בצורה של רצועות המורכב של קלטות סיבים ספוג (זכוכית, פחמן, וכו ') של שרף למחצה פלגניים. במערכת AFP, ראש התצהיר עם היכולת של חימום ודחיסת prepregs שרף הוא רכוב על מכונת השמה סיבים או רובוט תעשייתי. מכונת המיקום סיבים או רובוט נושאת את ראש התצהיר מניח את הprepreg....

Protocol

1. הגדרות מסגרת של מערכת CCM

הערה: CMM אופטי הוא חיישן מצלמה כפולה, אשר יכול לעקוב אחר האובייקט עם קבוצה נוקשה של מחזירי אור כמו מטרות בזמן אמת. עקרון ההשמה של מטרות אלה הוא שהמטרות תקועות במיקומים האסימטריים במרחק מסוים ביניהם. המטרות צריך להיות קבוע על רובוטים או ראש המיקום ולהישאר בשדה הראייה (FOV) של CMM אופטי. לפחות ארבע מטרות יש לצפות עבור כל מסגרת מוגדרת על ידי ה-CMM האופטי כל הזמן. מסגרת הבסיס של הרובוט המקבילי, מסגרת הקצה-אפקטור של הרובוט המקביל, ומסגרת הכלי של הרובוט הסדרתי מסומנים כ-F_b, f_t^Pו-f_t^{, בהתאמה}. ההגדרות של מסגרות אלה מוצגות באיור 1. מכיוון שמסגרות הבסיס....

תוצאות

הניסוי מטרתו להפגין את התהליך של המימוש התנועה של הנחת הסיבים על הצורה Y בצורת מערכת ה-CCM המוצעת. התהליך מבוצע בשלושה שלבים: דור הנתיב; פירוק מסלול; ואת ההסינגולריות וההימנעות מאילוץ.

דור נתיב
בדרך כלל, את האוריינטציה הסטנדרטית מ.......

Discussion

התוצאות הנסיוניות מציגות את תהליך הייצור של זוויות מיקום של 90 ° רובדי של מערכת ה-CCM המתוכננת. את המתודולוגיות המוצעות בנייר זה ניתן להשתמש כדי להניח את הסיבים עם 0 ° ו 45 ° מיקום רובדי זווית על מוט עם צורת Y וצורות אחרות. בעוד הבקר המובנה של הרובוט הסדרתי הוא מסוגל לספק את הימנעות סינגולריות תכ.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
AeroBasic	Aerotech		Motion control software
Collaborative Composite Manufacturing (CCM) System	Concordia University		A CCM system is proposed to manufacture more complex composite components which pose high demand for trajectory planning than those by the current AFP system. The system consists of a 6 degree-of-freedom (DOF) serial robot holding the fiber placement head, a 6-DOF revolute-spherical-spherical (RSS) parallel robot on which a 1-DOF mandrel holder is installed and an eye-to-hand optical CMM sensor, i.e. C-track, to detect the poses of both end-effectors of parallel robot and serial robot.
C-track	Creaform Inc.		An eye-to-hand optical CMM sensor
Fanuc M-20iA	Fanuc Inc.		Serial robot
Matlab	MathWorks		A multi-paradigm numerical computing software
Quanser	Quanser Inc.		Providing the engineering lab equipments for teaching and research.
VB	Microsoft		Visual Basic
Vxelements	Creaform Inc.		Software for C-track