Cirrus Aircraft utilise le FARO Laser Tracker po ur calibrer ses robots

 L’avionneur américain Cirrus Aircraft s’est orienté vers la technologie du Laser Tracker afin de valider la configuration du robot et garantir sa précision de positionnement. Il en a également profité pour réduire la quantité et la complexité des appareillages fixes requis et réduire les coûts d’outillage de 60 %.

Cirrus produit le deuxième avion à moteur à pistons d’aviation générale le plus vendu au monde, le Cirrus SR 22 et SR22T, avec une compétence inégalée en matière de conception, de qualité et d’ingénierie. Utilisant une approche analytique, Cirrus adopte les meilleures pratiques du secteur lorsqu’il s’agit d’analyse et de modélisation. Grâce à cette méthode, la société est capable de comprendre les caractéristiques structurelles des matériaux et des composants et de construire un modèle informatique. Pour commencer, il faut prévoir les caractéristiques des structures composites, utiliser l’analyse, puis valider les données recueillies avec les modèles informatiques. Ce processus coûte cher, mais il est le garant de l’engagement de Cirrus en matière de qualité et de sécurité.

Cette approche analytique se poursuit avec le développement du Cirrus Vision SF50, un jet privé monomoteur à voilure basse. Le Vision SF50 s’adresse à une niche de marché importante, entre les avions à pistons et les avions d’affaires légers. Comme tout avion Cirrus, le Vision possédera également le parachute Cirrus Airframe Parachute System (CAPS) qui peut faire descendre en toute sécurité l’avion au sol en cas d’urgence.

Le défi du positionnement et de la précision

Afin de supprimer le besoin de racks d’automatisations fixes pour le nouveau projet de jet Vision SF50, Cirrus a beaucoup investi pour transformer un robot de fabrication à 6 axes en une fraiseuse à commande numérique. Ce robot, un KUKA KR-100 HA L80 (haute précision), utilise une caméra pour localiser et aligner une pièce puis perce tous les trous requis et élimine toute bande de recouvrement excessive pour définir la forme finale de la pièce.

Le KUKA a un rayon de travail de 2,75 mètres et est monté sur un rail à axe linéaire de 12,19 m, juste assez long pour loger l’aile de 11,58 m de longueur du SF50 Vision. La structure de la cabine du fuselage est large de 1,55 m, haute de 1,22 m et longue de 9,41 m. Des petites pièces ne mesurant que 15 x 10 x 5 cm peuvent également être découpées par le robot maintenu en place par un plateau à vide. Les pièces de plus grandes dimensions utilisent néanmoins des équipements fixes de maintien dédiés.

Cirrus avait besoin d’une solution pour valider la configuration du robot et garantir sa précision de positionnement. La société cherchait une technologie permettant une validation en temps réel des lignes de coupe et des précisions de perçage sans créer éventuellement de défauts à une pièce physique par tâtonnements. La précision était la priorité numéro un.

Le Laser Tracker : la solution pour mapper le robot

Cirrus utilise un FaroArm de 3,65 m équipé d’un Laser Line Probe et une MMT fixe de style pont pour de nombreux projets. Néanmoins, en raison des exigences de taille et de précision de ce projet, aucun de ces équipements n’était la solution idéale pour mapper le robot KUKA.

Pour mapper correctement le robot pour ses besoins de coupe et de perçage, Cirrus a intégré un laser de poursuite FARO Laser Tracker dans ses processus. Le laser de poursuite a un grand volume de travail (diamètre de 70 m) et un suivi automatique des SMR (rétroréflecteurs montés sur sphère), ce qui fait de lui l’outil idéal pour mapper le robot. Le large volume de travail réduit le besoin de faire des « sauts de mouton » (déplacement de la position de l’appareil) à un bras de mesure de plus petit volume, opération qui, répétée plusieurs fois, peut rapidement dégrader la précision globale et la faire passer en dessous des limites acceptables. Être capable de mesurer n’importe quel point dans la cellule du robot avec le Tracker s’est avéré critique pour le processus.

Pendant la configuration et le mappage, le Tracker était dédié à plein temps, pendant huit semaines, à la cellule du robot. A l’aide du SDK (le kit de développement logiciel) de FARO, Cirrus a pu faire en sorte que le programme du robot dise au Tracker quand il était en position et qu’il commande le Tracker pour relever une mesure. La position réelle est alors comparée à la position nominale et un tableau de compensation est généré. À partir de ce tableau de compensation, les positions sont affinées et le robot est déplacé à l’endroit correct. Résultat : après une configuration et un processus de mappage réussis, la société peut désormais réaliser des perçages et des profils de coupe précis, avant même la découpe de la première pièce.

Actuellement, le Tracker est utilisé plusieurs fois par semaine pour inspecter les sous-assemblages d’avion et les automatisations fixes. Son large volume de travail, sa précision exceptionnelle et sa polyvalence font du Laser Tracker le seul outil pratique pour beaucoup de grandes pièces que fabrique Cirrus.

Le Laser Tracker de FARO a permis à Cirrus de relever des mesures en temps réel tout en manipulant le robot, au lieu de découper une pièce ou de percer un trou avant de le mesurer et de faire des ajustements basés sur les données. Le Tracker a aussi permis à Cirrus de garder ses MMT traditionnelles concentrées sur ses pièces de production existantes.

Des résultats plus que concluants

Cirrus a pu utiliser le Laser Tracker de FARO pour réduire de 60 % ses coûts d’outillage en minimisant la quantité et la complexité des appareillages fixes de coupe et de perçage. Ceci, associé à l’agilité du système robotique pour rapidement intégrer les changements de conception, conduira à une réduction générale des coûts et un gain de temps notable pour l’ensemble du programme SF50 Vision qui s’approche de la certification FAA. Le Laser Tracker Vantage de FARO s’est avéré être la solution complète que Cirrus recherchait, l’outil idéal pour le calibrage de robots, la conception, la fabrication, la validation et l’ajustement d’outils.

N° 67 Juin 2015