Betrieb des Collaborative Composite Manufacturing (CCM) Systems

Zusammenfassung

Ein kollaboratives Composite-Fertigungssystem wird für die robotische Verlegung von Verbundlaminaten mit dem Prepreg-Band entwickelt. Das vorgeschlagene System ermöglicht die Herstellung von Verbundlaminaten mit hoher geometrischer Komplexität. Die Themen in der Wegeplanung, Koordination der Roboter und Steuerung werden in der vorgeschlagenen Methode behandelt.

Zusammenfassung

Die automatisierte Bandplatzierung und die automatisierte nähant-Maschine (AUTOMATED Fiber Placement, AFP) bieten eine sicherere Arbeitsumgebung und reduzieren die Arbeitsintensität der Arbeiter als die herkömmliche manuelle Faserplatzierung. Dadurch werden die Produktionsgenauigkeit, Wiederholgenauigkeit und Effizienz der Verbundwerkstofffertigung deutlich verbessert. Die aktuellen AFP-Systeme können jedoch nur die Verbundkomponenten mit großen offenen Flächen oder einfachen Umdrehungsteilen herstellen, die dem wachsenden Interesse an kleinen komplexen oder geschlossenen Strukturen aus der Industrie nicht gerecht werden können.

In dieser Forschung kann durch den Einsatz einer 1-Grad-Freiheits-Rotationsstufe (DoF), einem 6-RSS-Parallelroboter und einem 6-DoF-Serienroboter die Geschicklichkeit des AFP-Systems für die Herstellung komplexer Verbundteile deutlich verbessert werden. Die Rotationsstufe, die auf dem parallelen Roboter montiert ist, wird verwendet, um den Dorn zu halten und der serielle Roboter trägt den Platzierungskopf, um zwei menschliche Hände zu imitieren, die genug Geschicklichkeit haben, um die Faser mit komplexer Kontur auf den Dorn zu legen.

Obwohl das CCM-System die Flexibilität der Composite-Fertigung erhöht, ist es ziemlich zeitaufwändig oder sogar unmöglich, den machbaren Off-Line-Pfad zu erzeugen, der eine gleichmäßige Verlegung nachfolgender Fasern unter Berücksichtigung der Singularitäten, Kollisionen zwischen Faserplatzierungskopf und Dorn, sanfte Faserrichtung ändern und halten die Faser Platzierung Kopf entlang der Norm des Teils Oberfläche, etc. Darüber hinaus ist aufgrund des bestehenden Positionierungsfehlers der Roboter die Online-Pfadkorrektur erforderlich. Daher wird der Online-Pose-Korrekturalgorithmus vorgeschlagen, um die Pfade von parallelen und seriellen Robotern zu korrigieren und den relativen Pfad zwischen den beiden Robotern durch das visuelle Feedback unverändert zu halten, wenn die Einschränkung oder Singularität Probleme in der Off-Line-Pfadplanung erfolgen. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass das entworfene CCM-System die Fürdier eine Verbundstruktur mit Y-Formerfüllen kann.

Einleitung

In letzter Zeit hat der steigende Bedarf an Hochleistungsverbundstrukturen in verschiedenen Branchen die Entwicklung der Verbundwerkstofffertigungstechnologien^1,2stark vorangetrieben. Die traditionelle manuelle Fertigung kann die hohen Effizienz-, Genauigkeits- und Qualitätsanforderungen der aufstrebenden Industrie nicht erfüllen. Dieser Aspekt hat die Entwicklung neuer Produktionstechnologien wie AFP-Systeme gefördert. Die AFP-Technologie automatisiert die Herstellung von Verbundwerkstoffstrukturen mit Prepregs, die in Form von Streifen aus imprägnierten Faserbändern (Glas, Kohlenstoff usw.) aus halbpolymeris....

Protokoll

1. Rahmendefinitionen des CCM-Systems

HINWEIS: Das optische CMM ist ein Dual-Kamera-Sensor, der das Objekt mit einem starren Satz von Reflektoren als Ziel in Echtzeit verfolgen kann. Das Platzierungsprinzip dieser Ziele besteht darin, dass die Ziele an den asymmetrischen Stellen mit einer gewissen Entfernung zwischen ihnen stecken bleiben. Die Targets müssen an den Robotern oder dem Platzierungskopf befestigt werden und im Sichtfeld (FOV) des optischen KMG verbleiben. Mindestens vier Ziele sollten für jeden definierten Frame durch das optische KMG die ganze Zeit beobachtet werden. Der Grundrahmen des Parallelroboters, der Endeffektrahmen des ....

Ergebnisse

Das Experiment zielt darauf ab, den Prozess der Realisierung der Bewegung der Verlegung der Faser auf dem Y-förmigen Dorn des vorgeschlagenen CCM-Systems zu demonstrieren. Der Prozess erfolgt in drei Schritten: Pfadgenerierung; Trajektorie Zersetzung; Und Singularität und Einschränkungsvermeidung.

Pfadgenerierung
Normalerweise wird die Standardausrichtung in der Industrie verwendet, um die verschiedenen Lagen.......

Diskussion

Die experimentellen Ergebnisse zeigen den Herstellungsprozess von 90° Lagewinkeln des entworfenen CCM-Systems. Die in diesem Papier vorgeschlagenen Methoden können verwendet werden, um die Faser mit 0° und 45° Lagenplatzierungswinkeln auf dem Dorn mit Y-Form und anderen Formen aufzulegen. Während der eingebaute Controller des seriellen Roboters in der Lage ist, die Singularitätsvermeidungsfunktion¹⁷bereitzustellen, wird nur die lineare Bewegung des Endeffektors unterstützt. Wenn der Endeffektor di.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
AeroBasic	Aerotech		Motion-Control-Software
Collaborative Composite Manufacturing (CCM) System	Concordia University		Ein CCM-System wird vorgeschlagen, um komplexere Verbundwerkstoffkomponenten herzustellen, die einen hohen Bedarf an die Trajektorienplanung stellen als das derzeitige AFP-System. Das System besteht aus einem seriellen Roboter mit 6 Freiheitsgraden (DOF), der den Faserbestückungskopf hält, einem 6-DOF-Rotations-Kugel-Parallelroboter (RSS), auf dem ein 1-DOF-Dornhalter installiert ist, und einem optischen KMG-Sensor, d. h. einer C-Schiene, zur Erkennung der Posen beider Endeffektoren des Parallelroboters und des seriellen Roboters.
C-Schiene	Creaform Inc.		Ein optischer Koordinatenmessgerät für das Auge in die Hand
Fanuc M-20iA	Fanuc Inc.		Serienroboter
Matlab	MathWorks		Eine numerische Multi-Paradigmen-Rechensoftware
Quanser	Quanser Inc.		Bereitstellung der technischen Laboreinrichtungen für Lehre und Forschung.
VB	Microsoft		Visual Basic
Vxelements	Creaform Inc.		Software für C-Gleis