Leica Laser Tracker & SpatialAnalyzer

Determinate Assembly – Aerospace

Determinate Assembly (DA) es una técnica que se emplea en el ensamblaje aeroespacial, la cual requiere de taladrado de precisión y ajuste de patrones con orificios para la fijación de las piezas de acoplamiento. La técnica DA es crucial para construir grandes estructuras de forma efectiva para la industria aeroespacial, ya que ofrece consistencia, ensamblaje preciso y alineación de componentes. A menudo se utilizan máquinas de control numérico enormes o grandes plantillas para alcanzar la precisión necesaria para perforar patrones de orificios DA, pero estos métodos son caros y poco flexibles a los cambios del diseño y proceso. Una técnica alternativa es emplear un robot sobre un raíl que usa un sistema de metrología de alta precisión. Esta técnica permite que los patrones de orificios se perforen con precisión en un sistema capaz de ajustarse a los cambios en el diseño y el proceso.
 
En el proyecto se usaron los siguientes componentes: un Kuka KR-500, un Leica AT901, un sensor Leica T-Mac 6D, una guía de traslación de 30’, estructuras de pruebas para el fuselaje y probetas, el software SpatialAnalyzer Machine (SA) para la interfaz de control directo del robot, y planes de medición (MP) para automatizar el proceso. El SA Machine se utilizó para integrar y establecer una conexión en tiempo real entre robot y láser tracker. Se estableció una interfaz entre el controlador del robot SA y el controlador Kuka para proporcionar comunicación directa para leer y controlar los valores de las uniones. En la solución se usaron mediciones del tracker y los valores angulares del robot para las relaciones, medidas en las que el robot se desplazaba por una serie de posiciones dentro y alrededor de los patrones de orificios DA. Estas mediciones se usaron como datos de entrada para las calibraciones locales.
 
Las calibraciones permitieron a la máquina SA calcular los mejores ángulos de las uniones para cada posición de los orificios DA. La máquina SA ignora la cinemática del robot definiendo los mejores ángulos de unión para obtener las precisiones del orificio DA. La interfaz directa del robot habilitó un plan de medición para obtener una posición precisa del cabezal del taladro en cada orificio DA, usando las mediciones del tracker. Este proceso de realimentación de ciclo cerrado se denomina “Mover-Medir-Corregir”. Después de dirigir al robot hacia un bastidor modelo, se efectuó una medición de la posición actual del robot usando el T-Mac. La diferencia entre el bastidor actual y el bastidor modelo se calculó y se usó como entrada para un nuevo movimiento de incremento del robot. El resultado final colocó al cabezal del taladro del robot en la posición precisa para perforar cada orificio DA. En la conclusión del proyecto, los resultados mostraron que la máquina SA pudo usar el láser tracker con el robot para ofrecer una solución flexible en la determinación de las perforaciones. Además, se probaron los dos siguientes pasos: primero, desarrollar y resolver la calibración cinemática del robot en zonas locales de trabajo y segundo, integrar las mediciones del láser tracker como realimentación para controlar la posición y la orientación del cabezal del taladro.

Las ventajas de esta técnica incluyen:
 
• Calibración local optimizada en la zona de trabajo de interés
 
• Calibraciones cinemáticas que incluyen compensación de la deflexión basada en las cargas y ubicaciones necesarias para perforar cada patrón local de orificios
 
• Habilidad para elegir los parámetros cinemáticos para optimizar
 
• Habilitar la elección de los mejores sistemas de metrología para calibrar al robot en la célula de trabajo
 
• Obtención de una mejora significativa en la precisión y tolerancia requerida para los patrones de orificios DA. La diferencia neta de usar robots cinemáticos fue aproximadamente 14 veces mejor usando cinemáticas de SA y 40 veces mejor con la técnica de mover, medir y corregir

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