激光跟蹤儀和SpatialAnalyzer在航空航天中的應(yīng)用

確定組件（DA）是一種用于航空航天組件的技術(shù)，其需要鉆孔精確且匹配的孔圖案以用于緊固配合部件。DA技術(shù)對(duì)于有效地為航空航天構(gòu)建大型結(jié)構(gòu)至關(guān)重要，因?yàn)樗试S一致，準(zhǔn)確的裝配和部件對(duì)齊。通常使用大型數(shù)控機(jī)床或大型夾具來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆孔DA孔圖案所需的精度，但這些方法既昂貴又不靈活，無(wú)法改變?cè)O(shè)計(jì)和工藝。另一種技術(shù)是使用大型精密計(jì)量系統(tǒng)在軌道上使用機(jī)器人。該技術(shù)允許在能夠適應(yīng)設(shè)計(jì)和工藝變化的單元中精確鉆孔DA孔圖案。

該項(xiàng)目將激光跟蹤儀與機(jī)器人集成在一起，以開(kāi)發(fā)和解決機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)校準(zhǔn)，并將激光跟蹤儀測(cè)量結(jié)果整合為控制鉆頭位置和方向的反饋。該項(xiàng)目的目的是評(píng)估柔性機(jī)器人系統(tǒng)是否能夠在航空航天公差范圍內(nèi)提供精確的DA孔模式。

該項(xiàng)目使用了以下組件：Kuka KR-500，Leica AT901，Leica T-Mac 6D傳感器，30'平移軌道，機(jī)身試驗(yàn)臺(tái)和優(yōu)惠券，以及用于直接機(jī)器人控制界面的SpatialAnalyzer（SA）機(jī)器，激光跟蹤器界面和測(cè)量計(jì)劃（MP）以自動(dòng)化該過(guò)程。

SA Machine用于集成并建立與機(jī)器人和激光跟蹤器的實(shí)時(shí)連接。SA機(jī)器人驅(qū)動(dòng)程序與Kuka控制器連接，提供直接通信以讀取和命令聯(lián)合值。該解決方案使用跟蹤器測(cè)量和機(jī)器人關(guān)節(jié)角度值，當(dāng)機(jī)器人通過(guò)DA孔圖案內(nèi)部和周?chē)囊幌盗凶藙?shì)移動(dòng)時(shí)測(cè)量，并將這些測(cè)量值用作局部校準(zhǔn)的輸入。

校準(zhǔn)使SA機(jī)器能夠計(jì)算每個(gè)DA孔位置的最佳關(guān)節(jié)角度。SA機(jī)器通過(guò)直接命令最佳關(guān)節(jié)角度來(lái)繞過(guò)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)，以實(shí)現(xiàn)DA孔精度。直接機(jī)器人界面使MP能夠使用跟蹤器測(cè)量來(lái)微調(diào)機(jī)器人在每個(gè)DA孔處的鉆頭位置。這種閉環(huán)反饋過(guò)程稱為“移動(dòng)測(cè)量- 糾正”。

將機(jī)器人發(fā)送到目標(biāo)框架后，使用T-Mac測(cè)量機(jī)器人的實(shí)際位置。計(jì)算實(shí)際幀和目標(biāo)幀之間的差異，并將其用作新增量機(jī)器人移動(dòng)的輸入。最終結(jié)果是精確定位機(jī)器人鉆頭以鉆每個(gè)DA孔。

在項(xiàng)目結(jié)束時(shí)，結(jié)果表明SA機(jī)器能夠?qū)⒓す飧櫰髋c機(jī)器人一起使用，以提供靈活的確定孔鉆孔單元解決方案。此外，還證明了以下兩個(gè)步驟：首先，開(kāi)發(fā)和解決機(jī)器人在局部工作區(qū)域的運(yùn)動(dòng)校準(zhǔn)，其次，將激光跟蹤器測(cè)量結(jié)果整合為控制鉆頭位置和方向的反饋。

這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括：

-在感興趣的工作空間內(nèi)進(jìn)行局部校準(zhǔn)優(yōu)化

-運(yùn)動(dòng)校準(zhǔn)包括基于負(fù)載的偏轉(zhuǎn)補(bǔ)償和鉆出每個(gè)局部孔圖案所需的姿勢(shì)

-能夠挑選和選擇要優(yōu)化的運(yùn)動(dòng)參數(shù)

-允許選擇最佳的計(jì)量系統(tǒng)來(lái)校準(zhǔn)工作單元內(nèi)的機(jī)器人

-實(shí)現(xiàn)了DA孔圖案的精度和所需公差的顯著改善。相對(duì)于使用機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的凈差異使用SA運(yùn)動(dòng)學(xué)大約好14倍，使用移動(dòng)，測(cè)量，正確技術(shù)大約好40倍。