Leica Laser Tracker & SpatialAnalyzer per la produzione delle strutture aeronautiche

Determinate Assembly – Aerospace

La Determinate Assembly (DA) è una tecnica usata nell’assemblaggio di strutture aeronautiche che utilizza reticoli molto precisi dei fori per il fissaggio di ordinate e correnti o di altre parti che devono essere accoppiate. La tecnica DA è essenziale per una costruzione efficiente di strutture di grandi dimensioni tipiche del settore dell’aeronautica poiché permette un montaggio e un allineamento preciso e coerente delle parti. Macchine a controllo numerico di grandi dimensioni o grandi maschere di foratura vengono spesso usate per ottenere la precisione necessaria per creare reticoli di fori DA ma questi metodi sono costosi e poco flessibili. Una tecnica alternativa può essere quella di utilizzare un robot guidato da un sistema di misura di precisione. Questa tecnica permette di forare con precisione i reticoli di foratura DA utilizzando una cella in grado di adattarsi a eventuali cambiamenti del progetto e/o del processo.
 
Il progetto ha utilizzato i seguenti componenti: un Kuka KR-500, un Leica AT901, un sensore Leica T-Mac 6D0F, una guida di traslazione da 10 m, l’attrezzatura della cella, e il software SpatialAnalyzer (versione Machine), quest’ultimo in grado di interfacciarsi direttamente con il controllo del robot e quello del laser tracker, onde ottenere un sistema completamente automatico. Il software SA Machine è stato usato per integrare e stabilire un collegamento diretto, real time tra robot e laser tracker. Il sistema è in grado di passare i valori rilevati dal laser al robot che si muove di conseguenza fino al raggiungimento della posizione corretta. In particolare i valori rilevati dal laser vengono trasformati in valori angolari relativi ai vari attuatori degli assi del robot. Questo meccanismo di retroazione consente un posizionamento estremamente preciso della testa di foratura.
 
Per ogni foro DA viene perciò calcolata la posizione ottimale della punta di foratura senza occuparsi della posizione del robot. SA Machine esclude la cinematica del robot e va a comandare direttamente la posizione finale. Per ogni posizione definita nel Piano di Misura la testa di foratura montata sul robot viene guidata in modo preciso dal laser. Questo processo di feedback a loop chiuso si chiama “Move-Measure-Correct”. Il processo prevede che il robot si muova su una posizione teorica predefinita. Quando ha raggiunto la posizione, lo comunica al laser e questo effettua la misura del T-Mac opportunamente posizionato e calibrato sul polso del robot. La differenza tra la posizione effettiva e quella teorica viene calcolata e utilizzata come input per un successivo movimento incrementale del robot. Il risultato finale ha posizionato la testa di foratura del robot in modo da eseguire ogni foro DA con la precisione definita dal laser e non dal robot. Alla conclusione del progetto, i risultati hanno mostrato che SA Machine è in grado di gestire laser tracker e robot consentendo di ottenere una macchina foratrice di altissima precisione per fori DA. In sintesi il sistema agisce su due livelli: il primo è quello di ottimizzare la posizione locale di foratura e il secondo è quello di ottenere altissimi valori di precisione di posizionamento su tutto il volume operativo della cella.
 
I vantaggi di questa tecnica comprendevano:
 
• Incremento della precisione locale di foratura.
 
• Insensibilità della cella alle condizioni di carico della testa.
 
• Possibilità di scegliere i parametri cinematici da ottimizzare.
 
• Possibilità di scegliere i migliori sistemi di misura per calibrare il robot nella cella di lavoro
 
• É stato ottenuto un miglioramento significativo nella precisione dei reticoli dei fori DA. Il miglioramento è stato di 14 volte sulla cinematica del robot e di 40 volte sul posizionamento finale del robot stesso, utilizzando la tecnica “Move, Measure, Correct” (Muovi, Misura, Correggi).

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