自动化机器人无损检测增强了复合材料的能力-2
本文摘要：（由ai生成）
这篇文章介绍了 KKCI 的 Accubot 无损检测系统，该系统利用机器人技术、智能软件和工艺优化，为航空航天复合材料结构提供高度的测量自由度。此系统可用于水射流 A 扫描和 C 扫描检测，提高了检测效率和生产力。此外，系统还具备双频检测、数字孪生和报告功能，满足了行业标准要求。自 2023 年初安装以来，该系统提高了 KKCI 的检测能力，并显著缩短了组件的整体生产周期。
Accubot 设计
KKCI 的 Accubot 系统配备了两个在线性轴上工作 的铰接机器人。它长 7 米， 宽 2.5 米， 高 4 米， 共有 16 个轴， 包括两个独立的电动夹持伺服电机，用于驱动线 性导轨。双机器人可以独立工作， 也可以协同工作， 提 供广泛的操作范围。该检测系统专为水射流 A 扫描和 C 扫描检测而设计， 由于其脉冲重复频率为 4 千赫， 因此 可以以 2000 毫米/秒的速度运行。
KKCI 的 Accubot 系统配备了 16 个轴，由两 个独立的电动夹紧伺服电机驱动，驱动线性 导轨，长 7 米，宽 2.5 米，高 4 米，可以检 查大型航空航天结构。
格兰伯格说： “Accubot 利用机器人技术、智能软 件和工艺优化的最新发展，为复合材料结构提供高度的 测量自由度。”。该系统采用双六轴 Stäubli（Pfäffikon，瑞士）TX200L 机器人运动学，与西门子（德国慕尼黑）Sinumerik 数控控制器集成用于其操作。此外， Fill 在机 器人的旋转轴上安装了二级旋转编码器，以确保始终如 一的高精度——Accubot 拥有<0.3 毫米的绝对定位精度。
格兰伯格解释说，它通过使用二次编码器和基于高 阶运动学建模的复杂补偿技术的组合来实现这一点，该 技术计算控制器的实时插值周期。这种设置实现了实时 位置补偿能力，通过使用激光跟 踪器的额外校准系统进 行固定。
每个机械臂的末端都安装了一个额外的伺服电机驱动的附件， 完全集成到机器人的运动链中。这种“主 动工具”有效地充当了一个更小、更灵活的手指， 旨在 促进在狭小空间中对小空腔、复杂几何零件和轮廓狭窄 的角度进行全面扫描，而标准机器人很难在不发生碰撞 的情况下到达这些空间，从而显著增加了系统的操作范 围。此外，Accubot 系统可以配置用于 2D 或 3D 检查技 术。
这种“主动工具”的功能是作为一个更小、更灵活的 手指，能够在标准机器人通常会碰撞的狭小空间中 对具有复杂几何形状、窄角度和小空腔的复杂零件 进行彻底扫描。因此，该系统的操作范围大大扩大。
双频、数字孪生和报告
Accubot 的控制电子设备由 Force Technology（丹麦 Brøndby）提供。该设备包含八个基于该公司 Force-P-Scan PSP-5 软件的超声波通道。它为 Accubot 提供了执行双 频检查的能力，使其能够在单次扫描中同时在 1 兆赫（分 辨率高达 120 分贝）和 5 兆赫（分辨率达 115 分贝）下工作。这使得它在处理不同密度的材料时具有高度的通 用性。
Fill Studio 软件环境使用专门的路径规划算法管理 自动扫描。它可以基于工业 4.0 中广泛使用的 MQTT 、 OPC 和 UA 标准与各种工厂级系统进行通信。该软件包 括整个系统的数字孪生，支持在机器操作过程中对机器 人进行离线编程， 并提供增强现实界面。数字孪生通过 在检查运行时执行循环时间分析和避免碰撞，确保最大 限度地利用机器。
KKCI 已选择将 Accubot 系统用于水射流 TTU， 这是一种通常用于检查航空航天复合材料的无 损检测技术。
流程需要对 Accubot 系统进行培训， 以识别工作单 元内的零件。接下来是使用零件 CAD 文件进行离线编 程（OLP- offline programming ）。接下来，将 OLP 程序加 载到 Fill Studio 中， 并在 P-Scan 中配置必要的 UT 参数设置， 以生成零件检查的最终配方。此外， 每个机器人 都可以执行单独的、独立的任务， 然后集成在一起， 以 协调一致地执行后续的 TTU 检查。Fill Studio 自动协调 每个机器人之间的资源，使一个机器人能够在另一个机 器人完成任务后立即开始其自动协作作业。
TTU 检查完成后，数据被转发到评估阶段， Fill 的 技术合作伙伴 Testia（法国图卢兹）使用其 NDTkit UT 软件进行评估和报告。NDTkit UT 完全符合空中客车公 司的要求，并根据波音标准 BAC 5980 提供孔隙率评估、 信噪比计算和阈值确定。
KKCI 提高了无损检测效率和生产力
KKCI 的 Fill Accubot 系统自 2023 年初安装以来， 提高了公司的检测能力，并显著缩短了组件的整体生产 周期。 KKCI 报告称， 与以前的生产和评估方法相比， 它有助于提高 20%的生产效率。
KKCI 为一个太空任务项目委员会进行了 Accubot 无损检测系统的试验。与印度空间研究组织合作， 对 Vikram Sarabhai 航天中心（VSSC）Gaganyan 项目的 GSLV Mk III 的 OMA 组件进行了测试。该系统用于验证直径 为 4 米的锥形 CFRP 夹层结构，该结构与机械加工的金 属环集成在一起，具有严格的公差。OMA 组件在 Mk III中起着至关重要的作用，充当船员逃生模块和设备舱护 罩之间的适配器。
Mk III 飞船包括几个部件，包括此处显示 的 OMA，它是连接机组人员逃生模块和设 备舱护罩的最关键部件之一。
萨德赛说：“在实施 Accubot 之前，与我们对 VSSC 进行的检查类似的检查需要 40 多个小时， 而使用 Accubot，检查时间减少到大约 7 个小时。”。“ 这种效率 的提高证明了该系统在简化航空航天复合材料检查方 面的有效性。该系统不仅提高了时间效率和准确性， 而 且只需最少的人工干预。 ”
安装在 KKCI 的 Accubot 系统采用模块化设计， 使 KKCI 能够在未来纳入额外的检查模式，如激光激发声 学检查和热成像， 而无需进行大量修改。根据萨德赛的 说法， KKCI 有一些重大项目正在筹备中， 这些项目确实需要这种能力，从而进一步增强了投资该系统的价值。 Accubot 系统的效率提升符合 KKCI 的计划， 即在不久的将来促进更多的一级和 OEM 复合结构制造，并实施 ISO 45001。
格兰伯格总结道： “在复合材料航空航天结构的生 产过程中集成 AccubotC 扫描和 A 扫描数据是提高零件 质量、可追溯性、效率和数据驱动决策的有效措施。由 于 Accubot 系统非常精确， 可以适应各种检测类型， 因 此它现在是 KKCI 无损检测未来不可或缺的一部分。这 意味着他们的程序在确保复合材料组件安全和完整性 的同时， 具有更高的准确性和适应性。 ”
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注：原文见，《 Automated robotic NDT enhances capabilities for composites 》2024.4.22
杨超凡 2024.4.23
