Działanie systemu Collaborative Composite Manufacturing (CCM)

Obecne zautomatyzowane maszyny do układania włókien mogą produkować tylko duże części o otwartej powierzchni, które nie są w stanie sprostać rosnącemu zainteresowaniu przemysłu małymi złożonymi konstrukcjami. Dzięki zastosowaniu stolika obrotowego, robota równoległego i robotów szeregowych, zręczność maszyny do układania włókien może zostać znacznie poprawiona przy produkcji złożonych części kompozytowych. Procedurę zademonstruje Pengcheng Li, doktorantka z mojego laboratorium.

Rozpocznij od załadowania pliku definicji ramy za pomocą oprogramowania optycznej współrzędnościowej maszyny pomiarowej. Kliknij opcję Pozycjonowanie i Wykryj cele, a następnie wybierz cele, które są przymocowane do silników robota równoległego. Kliknij przycisk Akceptuj, aby użyć tych obiektów docelowych jako odniesienia do pozycjonowania całego systemu, a następnie na liście Jednostki kliknij pozycję Ramka bazowa i wybierz opcję Ustaw tę ramkę odniesienia jako punkt początkowy.

Aby zdefiniować model śledzenia ramy platformy efektora końcowego, wybierz opcję Modele śledzenia, kliknij przycisk Wykryj model i wybierz cele zamocowane na platformie efektora końcowego robota równoległego. Kliknij przycisk Akceptuj, a następnie kliknij opcję Modele śledzenia. Wybierz UpPlatform z listy rozwijanej i kliknij Up Frame.

Następnie kliknij opcję Zastosuj i plik, eksport i model śledzenia, a następnie wprowadź nazwę pliku, aby zapisać model śledzenia. Aby zdefiniować model śledzenia ramy narzędzia, wybierz Modele śledzenia i Wykryj model, a następnie wybierz cele zamocowane na ramie narzędziowej robota szeregowego. Kliknij przycisk Akceptuj, a następnie kliknij Modele śledzenia i SerTool.

Następnie z listy rozwijanej wybieramy SerToolFrame, klikamy Zastosuj, zapisujemy zdefiniowany model śledzenia. Aby przygotować stolik obrotowy, należy załadować zintegrowany interfejs sterowania zaprogramowany za pomocą języka programowania sterowanego zdarzeniami na komputerze A i kliknąć Połącz, aby podłączyć sterownik stolika obrotowego. Kliknij przycisk Włącz, aby podłączyć silnik stolika obrotowego, a następnie kliknij przycisk Home, aby przesunąć stolik obrotowy do pozycji wyjściowej.

Aby przygotować robota szeregowego, włącz kontroler robota szeregowego i kliknij przycisk Połącz w zintegrowanym interfejsie sterowania, aby połączyć serwer robota. Aby przygotować optyczną współrzędnościową maszynę pomiarową, włącz optyczny kontroler współrzędnościowej maszyny pomiarowej i poczekaj, aż na ekranie sterownika pojawi się komunikat Gotowy. Kliknij przycisk Połącz w zintegrowanym interfejsie sterowania, aby podłączyć optyczną współrzędnościową maszynę pomiarową za pomocą interfejsu programowania aplikacji i zaimportować modele wbudowane w sekcję pierwszą, które obejmują model podstawowy, model górnej platformy i model efektora końcowego robota szeregowego.

Kliknij przycisk Dodaj sekwencję i w razie potrzeby dodaj sekwencję względną między modelami. Następnie kliknij Rozpocznij śledzenie, aby śledzić uzę modeli. Aby przygotować robota równoległego, włącz sterownik robota równoległego.

Załaduj program SerialPort_Receive i wybierz tryb normalny. Załaduj program Para Remote Control i wybierz tryb zewnętrzny. Następnie kliknij przycisk Kompilacja przyrostowa, aby połączyć się z celem, a następnie kliknij przycisk Rozpocznij symulację dwóch programów, aby zainicjować kontroler robota równoległego.

Aby wygenerować ścieżkę offline, załaduj interfejs planowania ścieżki za pomocą oprogramowania do obliczeń numerycznych i kliknij przycisk Importuj STL, aby wybrać plik części. Kliknij Segmentacja i Dodaj obszar roboczy, a następnie wybierz region wyodrębniania cylindrów. Ustaw suwak w pozycji 100%i kliknij opcję Wyodrębnij cylindry i Dodaj obszar roboczy, aby wybrać początkową gałąź ścieżki.

Kliknij przycisk Generuj ścieżkę i wybierz opcję Stały kąt umieszczenia w wyskakującym okienku. Następnie ustaw żądany kąt umieszczenia na 90 stopni i wybierz czerwoną kropkę. Aby wyświetlić wygenerowaną ścieżkę, w menu rozwijanym Wybierz ścieżkę wybierz ścieżkę, a następnie zapisz plik.

Aby zainicjować dekompozycję trajektorii, uruchom funkcję Methode Jacobienne w oprogramowaniu do obliczeń numerycznych i otwórz żądany plik ścieżki. Wprowadź żądany numer ścieżki. Zostanie obliczony pierwszy punkt trajektorii.

Następnie wybierz konfigurację, która Cię interesuje, aby manipulator osiągnął tę pozę. Po zakończeniu konfiguracji zostanie wyświetlony wykres przedstawiający ewolucję wartości złącza oraz zostanie wygenerowany plik zawierający trajektorię dla robota szeregowego i etap obrotowy. Aby uruchomić ścieżkę offline bez algorytmu modyfikacji ścieżki, naciśnij przycisk Wybierz na kasecie zdalnego sterowania i wybierz nazwę zaimportowanego pliku.

Naciśnij Enter, aby załadować plik ścieżki i ustaw przełącznik kontrolera robota w trybie automatycznym. Ustaw przełącznik włączania/wyłączania kasety przyuczającej w pozycji Off i naciśnij przycisk Cycle Start na kontrolerze robota szeregowego, aby uruchomić ścieżkę. Następnie kliknij opcję Ruch kooperacyjny w panelu sterowania współpracy.

Aby uruchomić ścieżkę w trybie offline z algorytmem modyfikacji ścieżki, ustaw robota szeregowego tak, aby uruchamiał ścieżkę, jak pokazano, a następnie kliknij pozycję DPM Connect w panelu sterowania współpracy, aby dodać możliwość modyfikowania ścieżki w trybie online dla systemu. Następnie kliknij opcję Ruch kooperacyjny w panelu sterowania współpracy. Jak pokazano, wygenerowana warstwa pod kątem 90 stopni może pokryć dwie gałęzie bez żadnej przerwy, a zakładki i przerwy między taśmami można zminimalizować.

Aby pokryć gałąź C, przyjmuje się, że gałęzie B i C generują drugą trajektorię. Następnie zostanie wygenerowana kolejna warstwa pod kątem 90 stopni, aby pokryć gałęzie A i C. Tutaj zilustrowano proces rozkładu polegający na ciągłym owijaniu dwóch gałęzi trzpienia w kształcie litery Y ze stałym kątem umieszczenia 90 stopni. Trzpień można rozłożyć na trajektorię robota szeregowego i ruch obrotowy stopnia obrotowego ze stałym kątem umieszczenia 90 stopni, jak pokazano na ilustracji.

W tym eksperymencie wygenerowano ścieżkę planowania offline dla produkcji części kompozytowej w kształcie litery Y, w której występuje osobliwość stawu nadgarstka. Te wyniki eksperymentalne pokazują, że proponowana metoda może stworzyć poprawkę ułożenia dla robota równoległego i dostosować ścieżkę offline robota szeregowego w oparciu o sprzężenie zwrotne optycznej współrzędnościowej maszyny pomiarowej. W ten sposób system może płynnie przechodzić przez osobliwość i układać włókno wzdłuż ścieżki bez zakończenia, potwierdzając, że proponowany system CCM może z powodzeniem przeprowadzić proces produkcyjny struktury w kształcie litery Y.

Najważniejszą rzeczą, o której należy pamiętać, jest obsługa podsystemów w odpowiedniej kolejności. Ten współpracujący system ma potencjał do wytwarzania małych elementów kompozytowych o złożonej geometrii dzięki współpracy robotów szeregowych i równoległych o sześciu stopniach swobody oraz optycznej współrzędnościowej maszyny pomiarowej.