Fonctionnement du système de fabrication composite collaborative (CCM)

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

doi:10.3791/59969

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Article de méthode

Fonctionnement du système de fabrication composite collaborative (CCM)

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DOI :

10.3791/59969

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1 octobre 2019

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

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

Dans cet article

Résumé

Un système de fabrication composite collaboratif est développé pour la mise en place robotique de stratifiés composites à l'aide de la bande prepreg. Le système proposé permet la production de stratifiés composites avec des niveaux élevés de complexité géométrique. Les questions de planification du parcours, de coordination des robots et de contrôle sont abordées dans la méthode proposée.

Résumé

Le placement automatisé de bande et les machines automatisées de placement de fibre (AFP) fournissent un environnement de travail plus sûr et réduisent l'intensité de travail des ouvriers que le placement manuel traditionnel de fibre fait. Ainsi, la précision de la production, la répétabilité et l'efficacité de la fabrication composite sont considérablement améliorées. Cependant, les systèmes actuels d'AFP ne peuvent produire que les composants composites avec de grandes surfaces ouvertes ou de simples pièces révolutionnaires, qui ne peuvent pas répondre à l'intérêt croissant pour les petites structures complexes ou fermées de l'industrie.

Dans cette recherche, en employant un stade de rotation de 1 degré de liberté (DoF), un robot parallèle 6-RSS et un robot de série 6-DoF, la dextérité du système AFP peut être considérablement améliorée pour la fabrication de pièces composites complexes. L'étape de rotation montée sur le robot parallèle est utilisée pour tenir le mandrel et le robot de série porte la tête de placement pour imiter deux mains humaines qui ont assez de dextérité pour poser la fibre au mandrel avec le contour complexe.

Bien que le système CCM augmente la flexibilité de la fabrication composite, il est assez long, voire impossible de générer la voie hors ligne faisable, ce qui assure une mise en place uniforme des fibres ultérieures compte tenu des contraintes comme singularités, collisions entre la tête de placement de fibre et mandrel, changement lisse de direction de fibre et gardant la tête de placement de fibre le long de la norme de la surface de la pièce, etc. En outre, en raison de l'erreur de positionnement existante des robots, la correction de chemin en ligne est nécessaire. Par conséquent, l'algorithme de correction de pose en ligne est proposé pour corriger les trajectoires des robots parallèles et en série, et pour maintenir le chemin relatif entre les deux robots inchangé par la rétroaction visuelle lorsque la contrainte ou les problèmes de singularité dans le planification hors ligne de chemin se produisent. Les résultats expérimentaux démontrent que le système CCM conçu peut répondre au mouvement nécessaire à la fabrication d'une structure composite avec la forme Y.

Introduction

Récemment, le besoin croissant de structures composites de haute performance dans diverses industries a grandement stimulé le développement des technologies de fabrication^{composites 1}^,². La production manuelle traditionnelle ne peut pas répondre à l'exigence d'efficacité, de précision et de qualité élevée de l'industrie émergente. Cet aspect a encouragé le développement de nouvelles technologies de production telles que les systèmes DE l'AFP. La technologie AFP automatise la production de structures de matériaux composites à l'aide de prepregs, qui sont présents sous forme de bandes composées de rubans de fibr....