Funzionamento del sistema di produzione composita collaborativa (CCM)

Pengcheng Li; Xiaoming Zhang; Wenfang Xie; Suong Van Hoa

doi:10.3791/59969

È richiesta un abbonamento a JoVE per visualizzare questo contenuto. Accedi o inizia la tua prova gratuita.

Articolo metodologico

Funzionamento del sistema di produzione composita collaborativa (CCM)

6.4K visualizzazioni

⸱

DOI:

10.3791/59969

⸱

1 ottobre 2019

Pengcheng Li¹ , Xiaoming Zhang¹ , Wenfang Xie¹ , Suong Van Hoa¹

¹Department of Mechanical, Industrial & Aerospace Engineering, Concordia University

In questo articolo

Sommario

Un sistema di produzione di composito collaborativo è sviluppato per la deposizione robotica di laminati compositi utilizzando il nastro prepreg. Il sistema proposto permette la produzione di laminati compositi con alti livelli di complessità geometrica. Le questioni relative alla pianificazione del percorso, al coordinamento dei robot e al controllo sono affrontate nel metodo proposto.

Abstract

Il posizionamento automatico del nastro e le macchine per il posizionamento automatico della fibra (AFP) forniscono un ambiente di lavoro più sicuro e riducono l'intensità di manodopera dei lavoratori rispetto al tradizionale posizionamento manuale in fibra. Pertanto, l'accuratezza della produzione, la ripetibilità e l'efficienza della produzione composita sono notevolmente migliorate. Tuttavia, gli attuali sistemi AFP possono produrre solo i componenti compositi con grandi superfici aperte o semplici parti di rivoluzione, che non possono soddisfare il crescente interesse per piccole strutture complesse o chiuse dell'industria.

In questa ricerca, impiegando uno stadio di rotazione di 1 grado di libertà (DoF), un robot parallelo 6-RSS e un robot seriale a 6 DoF, la destrezza del sistema AFP può essere notevolmente migliorata per la produzione di parti composite complesse. Il palco rotazionale montato sul robot parallelo viene utilizzato per tenere il mandrel e il robot seriale porta la testa di posizionamento per imitare due mani umane che hanno abbastanza destrezza per posare la fibra al mandrino con contorno complesso.

Anche se il sistema CCM aumenta la flessibilità della produzione di composito, è piuttosto dispendioso in termini di tempo o addirittura impossibile generare il percorso off-line fattibile, che garantisce una posa uniforme delle fibre successive considerando i vincoli come singolarità, collisioni tra la testa di posizionamento della fibra e mandrel, liscia fibra direzione cambiare e mantenere la testa di posizionamento fibra lungo la norma della superficie della parte, ecc. Inoltre, a causa dell'errore di posizionamento esistente dei robot, è necessaria la correzione del percorso on-line. Pertanto, si propone l'algoritmo di correzione della posa on-line per correggere i percorsi dei robot paralleli e seriali e per mantenere invariato il percorso relativo tra i due robot attraverso il feedback visivo quando il vincolo o i problemi di singolarità si verifica la pianificazione del percorso off-line. I risultati sperimentali dimostrano che il sistema CCM progettato è in grado di soddisfare il movimento necessario per la produzione di una struttura composita con forma Y.

Introduzione

Recentemente, la crescente necessità di strutture composite ad alte prestazioni in vari settori ha fortemente guidato lo sviluppo delle tecnologie di produzione composita¹^,². La produzione manuale tradizionale non è in grado di soddisfare l'elevata efficienza, accuratezza e requisiti di qualità dell'industria emergente. Questo aspetto ha incoraggiato lo sviluppo di nuove tecnologie di produzione come i sistemi AFP. La tecnologia AFP automatizza la produzione di strutture di materiali compositi utilizzando prepreg, che sono presenti sotto forma di strisce composte da nastri in fibra impregnata (vetro, carbonio,....