Feb
12
2015

Sistema de seguimiento láser para la calibración de un robot

Cómo Cirrus Aircraft utiliza la tecnología del Laser Tracker para validar la configuración del robot y garantizar la precisión de su verdadera posición, reducir la cantidad y la complejidad de los componentes necesarios y reducir los costes de las herramientas en un 60%.

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Cirrus fabrica las dos mejores aeronaves del mundo con motor de pistón para aviación general, el Cirrus SR 22 y el SR22T, con una integridad sin igual en diseño, calidad e ingeniería. Usando un enfoque analítico, Cirrus implementa las mejores prácticas del sector en relación con el análisis y el modelado. Con esta metodología son capaces de entender las características estructurales de los materiales y componentes; y por consiguiente, generar un modelo informático. Este proceso comienza prediciendo, mediante el análisis, las características de las estructuras compuestas y validando a continuación los datos recopilados con los modelos informáticos. Es un proceso caro pero demuestra el compromiso de Cirrus con la calidad y la seguridad.

Este enfoque analítico sigue con el desarrollo del Cirrus Vision SF50, un jet personal de un solo Motor y ala baja. El Vision SF50 está diseñado para cubrir el importante nicho entre los aviones los reactores comerciales ligeros. Como todos los aviones de Cirrus, el Vision también incorpora el sistema de paracaídas del fuselaje de Cirrus (CAPS, por sus siglas en inglés), que puede bajar todo el avión al suelo con seguridad en caso de emergencia.

Desafío

Para eliminar la necesidad de estantes de moldes templados para el nuevo proyecto del reactor Vision SF50, Cirrus invirtió mucho en convertir un robot productor de 6 ejes en una fresadora CNC. Este robot, un KUKA KR-100 HA L80 (de alta precisión), utiliza una cámara de visión para localizar y alinear una pieza; y, a continuación, perfora los agujeros necesarios y recorta el posible exceso de rebabas para definir la forma final de la pieza.

El KUKA tiene un radio operativo de 2,75 m y está montado sobre un raíl axial lineal de 12 m, una longitud suficiente para acomodar el ala de 11,5 m de longitud del SF50 Vision. La estructura de cabina del fuselaje mide 1,55 m de ancho, 1,25 m de alto y 9,42 m de largo. El robot también puede cortar las piezas más pequeñas, que pueden medir 15 cm x 10 cm x 5 cm, mientras éstas se mantienen en su sitio gracias a una mesa de vacío. Por otra parte, para las piezas más grandes se utilizan accesorios de sujeción específicos.

Cirrus necesitaba una solución con la cual validar la configuración del robot y garantizar la precisión de su posición real. Buscaban una tecnología que les permitiera validar en tiempo real las vías de corte y la precisión de la perforación, excluyendo la posibilidad de malograr una pieza física con los ensayos y errores. La precisión era la máxima prioridad.

Solución

Para muchos proyectos, Cirrus emplea un FaroArm de 3,65 m con una Laser Line Probe junto con una MMC fija de tipo puente. No obstante, debido a las demandas de tamaño y precisión de este proyecto, ningún producto conformaba la solución ideal para mapear el robot KUKA.

Para mapear bien el robot a sus necesidades de corte y perforación, Cirrus integró un FARO Laser Tracker en sus procesos. El Laser Tracker cuenta con un gran volumen operativo (70 m de diámetro) y seguimiento automático por SMR (retrorreflectores montados esféricamente); lo que lo convierte en la herramienta ideal para mapear el robot. El gran volumen operativo hace innecesario usar el método de la pídola (mover la posición del dispositivo) con un brazo de medición de volúmenes más pequeño; lo que tras varias repeticiones puede reducir rápidamente la precisión general por debajo de los límites aceptables. Poder medir cualquier punto en la celda del robot el Tracker ha demostrado ser crítico para el proceso.

Durante la configuración y el mapeado, el Tracker se usó a jornada completa durante ocho semanas para la celda del robot. Con el SDK (kit de desarrolladores de software) de FARO, Cirrus consiguió que el programa del robot le dijera al Tracker cuándo estaba en posición y le ordenara realizar una medición. A continuación se comparaba la posición real con la nominal y se generaba
una tabla de compensaciones. A partir de esta tabla de compensaciones se afinaba la posición y el robot se desplazaba a la posición correcta. Como resultado, tras concluir bien el proceso de configuración y mapeado, se puede determinar la ubicación exacta de los orificios y los perfiles de corte antes de que se procese la primera pieza.

En el presente, el Tracker se emplea varias veces a la semana para inspeccionar subconjuntos de aviones y moldes templados. El gran volumen operativo, la precisión superior y su versatilidad hacen del Laser Tracker la única herramienta práctica para muchas de las grandes piezas que Cirrus fabrica.

El FARO Laser Tracker permitió a Cirrus tomar medidas en tiempo real mientras manipulaba el robot, en vez de cortar una pieza o perforar un agujero antes de medirlo y realizar ajustes en base a los datos. El Tracker también permitió a Cirrus mantener sus MMC tradicionales centradas en sus piezas de producción existentes.

Resultados

Cirrus pudo usar el FARO Laser Tracker para conseguir una reducción del 60% en los costes derivados de las herramientas al minimizar la cantidad y complejidad de los componentes cortados y perforados. Esto, junto con la agilidad del sistema robótico para asimilar rápidamente los cambios de diseño, conllevó una reducción general de tiempo y costes para todo el programa del SF50 Vision conforme se iba acercando la certificación por parte de la FAA. El FARO Laser Tracker Vantage ha demostrado ser la solución integral que Cirrus buscaba para la calibración del robot, diseño de herramientas, fabricación, validación y ajustes.

Para más información sobre el FARO LaserTracker haga click aquí

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