機(jī)床和機(jī)器人/檢驗(yàn)和校準(zhǔn)

Variation Reduction Solutions, Inc. (VRSI) 是一家獨(dú)立的機(jī)器視覺(jué)和自動(dòng)化生產(chǎn)應(yīng)用計(jì)量技術(shù)集成商。公司致力于通過(guò)測(cè)量技術(shù)和數(shù)據(jù)自動(dòng)化的創(chuàng)新應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)裝配流程中的精度和效率。

VRSI ((暫不可見(jiàn))) 成立于 1998 年洽故，公司總部位于密歇根州普利茅斯。VRSI 團(tuán)隊(duì)由經(jīng)驗(yàn)豐富的計(jì)量和自動(dòng)化專家組成盗誊，能夠?yàn)榭蛻籼峁I(yè)的服務(wù)和公正的技術(shù)評(píng)估时甚。他們?yōu)榭蛻籼峁┳钕冗M(jìn)的計(jì)量、工業(yè)機(jī)器人引導(dǎo)和檢驗(yàn)等方面的視覺(jué)解決方案哈踱。VRSI 與測(cè)量技術(shù)供應(yīng)商和自動(dòng)化公司緊密合作荒适，向終端用戶提供能夠穩(wěn)定保持高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和緊公差的集成裝配系統(tǒng)。他們通過(guò)采用在線檢測(cè)來(lái)確定部件裝配偏差开镣，并通過(guò)靈活刀诬、智能的自動(dòng)總裝工藝流程進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。

難題

通過(guò)將尺寸測(cè)量集成自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)常籍，VRSI 可實(shí)時(shí)對(duì)流程進(jìn)行測(cè)量健吃，而非在流程結(jié)束后對(duì)零件進(jìn)行測(cè)量。這確保了每個(gè)零部件的生產(chǎn)都在公差允許范圍之內(nèi)锨圣。

由于緊公差和大批量生產(chǎn)的要求另款，對(duì)更符合成本效益且靈活的自動(dòng)化系統(tǒng)的需求受到壓抑。大規(guī)模生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人在這些應(yīng)用中能夠提供卓越的價(jià)值桨农，擁有誘人的前景。但它們卻受到幾何精度和其他動(dòng)力學(xué)特性的限制庵动，無(wú)法與傳統(tǒng)上用于航空航天鉆孔等流程的重型機(jī)器或繁重的通過(guò)工具手動(dòng)鉆孔相抗衡捍刑。

在許多要求高精確度的自動(dòng)化流程中，一種方式是非常仔細(xì)地測(cè)量機(jī)器人的運(yùn)轉(zhuǎn)暮课，并開(kāi)發(fā)增強(qiáng)型運(yùn)動(dòng)學(xué)模型法洼。這種方式能夠奏效的條件是沒(méi)有出現(xiàn)動(dòng)力效應(yīng)（例如，熱膨脹椎吼、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)反沖以及加工力）主導(dǎo)位置誤差眠琴，因?yàn)樵谶@些情況下很難做到精確模擬。要突破這一精度障礙姓建，只有通過(guò)帶有外部計(jì)量系統(tǒng)的在線檢測(cè)才能保證三維性能诞仓。

VRSI 的方法是在流程中集成閉環(huán)位置測(cè)量，使工業(yè)機(jī)器人的性能達(dá)到航空航天標(biāo)準(zhǔn)。此前墅拭，他們?cè)u(píng)估過(guò)一些窄角和單一形象的攝影測(cè)量和混合系統(tǒng)活玲，但發(fā)現(xiàn)只有通過(guò)激光跟蹤測(cè)量多個(gè)目標(biāo)，或采用廣角三角谍婉，才能在大規(guī)模測(cè)量的情況下保持高精確度舒憾。

解決方案

鑒于 FARO 產(chǎn)品的高精確度、便攜性穗熬、可靠性以及卓越的客戶支持镀迂，VRSI 采用了 FARO 激光跟蹤儀進(jìn)行尺寸檢定。FARO 的設(shè)備集合了體積小唤蔗、精度高和軟件支持等特點(diǎn)探遵，這些是 VRSI 在自動(dòng)化流程中集成位置測(cè)量時(shí)所需的特點(diǎn)。有了北美的軟件支持和成熟的軟件開(kāi)發(fā)包 (SDK)措译，將跟蹤儀和所需的自動(dòng)測(cè)量功能相結(jié)合變得輕而易舉别凤。

VRSI 首席工程師 Michael Kleemann 表示：“VRSI 對(duì)尺寸精度懷有一種強(qiáng)烈的質(zhì)疑，特別是在生產(chǎn)車(chē)間的動(dòng)態(tài)條件下翼辱。我們相信 FARO 激光跟蹤儀能夠?yàn)槲覀儸F(xiàn)場(chǎng)提供精確乃描、可靠的系統(tǒng)尺寸性能數(shù)據(jù)∥馀耄”

VRSI 在計(jì)量引導(dǎo)的自動(dòng)鉆孔應(yīng)用中采用了 FARO 測(cè)量技術(shù)斯凑。VRSI 集成激光跟蹤儀的一個(gè)示例是在 F-35 聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)中的應(yīng)用。根據(jù)由空軍研究實(shí)驗(yàn)室 (AFRL) 實(shí)施眨攀、由 F-35 聯(lián)合專案辦公室 (JPO) 贊助蛀颓、得到諾斯洛普?格魯門(mén)公司和洛克希德馬丁公司支持的小企業(yè)創(chuàng)新研究 (SBIR) 合同，VRSI 與 Comau Inc. 和 Brown Aerospace 合作扛聂，開(kāi)發(fā)了創(chuàng)新的進(jìn)氣裝置機(jī)器人鉆孔 (IDRD) 系統(tǒng)艘尊，使耗時(shí)且充滿人體功能學(xué)挑戰(zhàn)的 F-35 進(jìn)氣裝置從內(nèi)而外進(jìn)行了手動(dòng)鉆孔任務(wù)的自動(dòng)化。

在該系統(tǒng)中栏付，兩個(gè)工業(yè)機(jī)器人相互配合罚考，從兩端延伸進(jìn) F-35 的管道。一個(gè)機(jī)器人執(zhí)行流程任務(wù)组弥，例如笼踩，通過(guò)視覺(jué)傳感器測(cè)量基準(zhǔn)形體，通過(guò)其中的一個(gè)鉆頭鉆孔亡嫌，或者通過(guò)探頭對(duì)鉆孔進(jìn)行測(cè)量嚎于；另一個(gè)機(jī)器人握著 FARO 激光跟蹤儀 ION，提供整體參考系統(tǒng)中的閉環(huán)位置反饋挟冠。VRSI 軟件使機(jī)器人和激光跟蹤儀相互協(xié)調(diào)于购，專門(mén)的尺寸控制運(yùn)算對(duì)裝配中獨(dú)立子部件的偏差進(jìn)行補(bǔ)償袍睡，以確保維持整體（基準(zhǔn)位置）和局部（孔位對(duì)板邊）的位置精度公差。如今价涝，在加利福尼亞州棕櫚谷用于生產(chǎn) F-35 中央機(jī)身的 IDRD 系統(tǒng)可在保證質(zhì)量的同時(shí)顯著減少流程時(shí)間 — 進(jìn)口管道鉆孔可在幾小時(shí)內(nèi)完成女蜈，而非耗時(shí)幾天。

VRSI 創(chuàng)新使用激光跟蹤儀的另一個(gè)示例是機(jī)器人應(yīng)用鉆孔系統(tǒng) (RADS)色瘩。VRSI 與 Electroimpact, Inc. 合作開(kāi)發(fā)了作為 IDRD 項(xiàng)目第三階段延伸的 RADS 系統(tǒng)伪窖。RADS 擴(kuò)展了計(jì)量引導(dǎo)工業(yè)機(jī)器人的能力，使其可在滿足嚴(yán)格整體位置公差的同時(shí)居兆，進(jìn)行大規(guī)模組裝級(jí)別的鉆孔覆山。像 IDRD 一樣，RADS 采用了 FARO 激光跟蹤儀泥栖，可同進(jìn)程記錄機(jī)器坐標(biāo)并提供閉環(huán)位置反饋福互。根據(jù)為實(shí)現(xiàn)超高公差模式所使用的激光跟蹤儀的閉環(huán)反饋，Electroimpact 開(kāi)發(fā)的增強(qiáng)型控制系統(tǒng)使機(jī)器人能夠自主地在飛機(jī)的確定部分鉆孔厨刷。隨著公用和軍事事務(wù)中機(jī)器人鉆孔的大量應(yīng)用鹉鉴，RADS 項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的技術(shù)已看到商業(yè)上的成功。

翼重疊機(jī)器人鉆孔 (WORD) 是 VRSI 技術(shù)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的另一個(gè)示例糙枚。通過(guò)與 KUKA彪选、Zagar 和 FARO 合作，VRSI 根據(jù) F-35 AARG (Affordable Accurate Robot Guidance) SBIR 合同開(kāi)發(fā)了一種創(chuàng)新的計(jì)量引導(dǎo)類型檐伞，由 AFRL 管理并由 JPO 贊助剂现，同時(shí)得到洛克希德馬丁公司和諾斯洛普?格魯門(mén)公司的支持。AARG 系統(tǒng)結(jié)合了 FARO 新一代雙軸陀螺儀和 VRSI 開(kāi)發(fā)的積極目標(biāo)陣列切拳，能夠快速茁臀、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)六自由度測(cè)量和機(jī)器人位置修正。VRSI 的創(chuàng)新方式使傳統(tǒng)攝影測(cè)量方程發(fā)生了重大變化 — 利用 FARO 設(shè)備的精確性隨時(shí)根據(jù)需要集中分辨率像素孽倒，而不是傳播整個(gè)零件的體積堆因。借助攝影測(cè)量機(jī)器人導(dǎo)引系統(tǒng)，結(jié)果更加精確救鲤，體積范圍更為廣大溃卡。

投資回報(bào)

為實(shí)現(xiàn) FARO 激光跟蹤儀投資回報(bào)最大化，VRSI 將其同時(shí)應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域：自動(dòng)化流程中的直接集成蜒简，視覺(jué)導(dǎo)向自動(dòng)化進(jìn)程的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)、驗(yàn)證和根源分析漩仙，以及裝置和自動(dòng)化系統(tǒng)的合同尺寸檢定搓茬。

VRSI 集成閉環(huán)測(cè)量和機(jī)器人自動(dòng)化操作的方式，使輕巧且商品化的機(jī)器能夠完成之前僅一些大型專用機(jī)器或耗時(shí)的手工操作流程才能完成的測(cè)量任務(wù)队他。這種創(chuàng)新方法使自動(dòng)和手動(dòng)流程都更加迅速且更具成本效益卷仑。

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