為實現(xiàn)更高的裝配品質(zhì)，Premium航空技術(shù)公司為A350謀求新的方向。機器人承擔了將絎條粘貼在碳纖維增強塑料機身上的任務。可移動激光跟蹤儀系統(tǒng)確保了機器人的準確定位。
A350與眾不同，機身是由框架組成，也稱為桁條，用于增強機身。到目前為止，桁條主要采用鋁材料。一般情況下，桁條采用加工的孔進行手工定位。而對于A350來說，主要采用碳纖維增強塑復合材料(CFP)制成，這種方法就不能采用。CFP通過高壓釜進行硬化，無法進行鉆孔。
“桁條也是由CFP復合材料制成，需要附著在機身上，”Tim Lewerenz，Premium航空技術(shù)負責人解釋道，他主要負責桁條固定項目。
作為航空結(jié)構(gòu)件的供應商，該公司為空客新型的遠程飛機提供大部件，并定于年中發(fā)貨，這包括了整個前部機身。“桁條需要精確的固定，以避免后續(xù)的質(zhì)量受影響。手動的定位這時是不經(jīng)濟的，因為最終每月要有多達13架這種類型的飛機出廠。我們的目標是利用機器人進行飛機自動裝配，需要機器人能夠像銑床一樣精確工作。”
更具特殊的要求是，為了不損害后續(xù)的生產(chǎn)與裝配過程，A350 XWB的桁條(可以長達18 m)需要放置在周向，公差要求在? 0.3 mm，在長方向公差要求在? 1 mm。經(jīng)過首次試驗，失望的情緒彌漫在諾登哈姆。機器人需要移動3,000 mm，但在2,997 mm時停止運動。第二臺卻經(jīng)常多移動1.5 mm。“0.1%的偏差一開始感覺是臨界的，但考慮到桁條的長度達到18 m,偏差就很大，我們是不能接受的。”Lewerenz說。
機器人的制造商Fanuc沒有錯誤，因為數(shù)據(jù)在機器人性能指標之內(nèi)。這意味著機器人的工作精度小于銑床，由于重量和力，都能夠引起偏差。汽車行業(yè)一般通過“引導”機器人的方法進行規(guī)避，但是Leweren排除了這種可能性：“整套系統(tǒng)為800架飛機設計，對樣件進行這樣的引導測量對我們來說是不經(jīng)濟的。這也是Premium航空技術(shù)需要所有的編程都要脫機進行的原因，我們需要生產(chǎn)過程的所有環(huán)節(jié)都安排恰當。”
Premium航空技術(shù)公司開始尋求通過測量移動機器人到正確位置的方案，而不是采用引導的方法。一套能夠安置于機器人頭部的系統(tǒng)。
利用Leica絕對激光跟蹤儀，采用相機(也稱為Leica T-Cam)和Leica T-Mac，能夠同時獲取點的三維坐標與空間方位信息(i、j、k或者稱為扭轉(zhuǎn)、角擺與俯仰)。
六維監(jiān)控對于機器人來說是重要的(具有六自由度)。這意味著機器人頭部的位置可以監(jiān)控，包括其方位。
如果需要三個空間方位(扭轉(zhuǎn)、角擺與俯仰)，它們是由Leica T-Cam測量Leica T-Mac上的LED分布而確定的。可變的縮放使得這種照相測量的精度在全工作空間內(nèi)幾乎與距離無關(guān)。
Lewerenz表示：“另外一點關(guān)于跟蹤儀就是測量結(jié)果能夠反饋，產(chǎn)生可接受的結(jié)果。角度對我們來說也是重要的，因為部件需要隨后測量與檢查。我們還將Leica絕對激光跟蹤儀用于這個目的。”在第一個生產(chǎn)單元有兩臺機器人，一臺固定在地面，另一臺固定在橫向軸，夾持著桁條的兩端，并將其安裝在機身部分。
一旦機器人將桁條安裝在一端，測量系統(tǒng)自動啟動。機器人告知自身的位置，測量系統(tǒng)指示機器人如何進行修正。在測試運行階段，需要大概20秒鐘，一旦控制過程實現(xiàn)了優(yōu)化，這個過程將減少到只需要數(shù)秒。隨后，測量中斷，桁條固定到位，而跟蹤儀可以同時校準另外一個機器人。
無論如何，Lewerenz將在線使用激光跟蹤儀視為Premium航空技術(shù)公司的巨大優(yōu)勢。這意味著操作的方法、系統(tǒng)參數(shù)與系統(tǒng)可靠性是已知的，如果現(xiàn)有跟蹤儀，就不絕對需要購置新的系統(tǒng)(相應的培訓費用也可以省卻)。
測試單元希望設計成開放的結(jié)構(gòu)，通過中心軟件驅(qū)動任何三維測量系統(tǒng)以實現(xiàn)最大的靈活性。外部測量系統(tǒng)在這里優(yōu)于機器人的內(nèi)部測量系統(tǒng)。Lewerenz說：“將設備與測量系統(tǒng)分離是很重要的，在我看來，這個概念非常具有未來意義，因為我們能夠?qū)⑦@套優(yōu)化的測量系統(tǒng)與優(yōu)化的設備進行組合。”
“另外，吸引我們的是不需要采用昂貴的特定機器，并擴充了我們桁條的安裝定位，”項目經(jīng)理補充道。因為在Premium航空技術(shù)公司，很重要的一點在于在生產(chǎn)與裝配領(lǐng)域縮短制造周期。今天，很多手動的工作與固定工裝，比如型架，需要這一點。這里的問題在于，他們使得靈活的裝配工作變得困難，比如在一個產(chǎn)品線上進行不同產(chǎn)品的組裝。產(chǎn)品在其生命周期中發(fā)生著變化，我們需要為此提供一定的靈活性。”
“很少的情況下兩架飛機完全一致，即便只是一個衛(wèi)生間，它們也會安裝在不同的位置，飛機的結(jié)構(gòu)需要相應進行變化。這也是每個機身看起來不一樣的原因。”Lewerenz解釋道。
他認為機器人和移動測量設備是未來的趨勢，預示著機械工程技術(shù)的轉(zhuǎn)變。這也是他希望項目合作方FFT-Edag能夠開發(fā)并提供交鑰匙解決方案的原因。“我們希望購買一套完工產(chǎn)品。一旦出現(xiàn)問題，只有一個需要聯(lián)系的伙伴。”Lewerenz說。
他對海克斯康計量也提出了要求。Leica激光跟蹤儀的內(nèi)部工作頻率是3,000 Hz，每秒鐘輸出1,000個測量數(shù)據(jù)，這1,000個數(shù)據(jù)最大的輸出速率為10 Hz。“我們需要是100 Hz，因為內(nèi)部工作頻率大概在100 Hz，我們需要能夠修正每次機器人的運動。新型的實時接口(Ethercat)，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)以1,000 Hz頻率進行輸出，這是正確方向上的重要一步。”
新型的制造理念是：根據(jù)飛機的尺寸使用六個或者八個機器人，每邊采用3臺或4臺機器人夾持桁條。兩行機器人與兩臺跟蹤儀獨立開展工作。
