Print

Výtvarníci využívají při nástřiku letadla vyspělou technologii polohování

-- 15.10.09

Vylepšení v oblasti modelování leteckých objektů a lepší technologie řízení dovolují, aby nový systém lakování letadel firmy Boeing umisťoval jeřáby s operátory na vzdálenost 10 cm od letadla bez rizika kontaktu s ním.

Lakování letadel v závodě firmy Boeing v Everettu je manuálně intenzivní operací prováděnou zručnými výtvarníky. Mnoho vzorů vytvářených dekoračními výtvarníky je vskutku uměleckými díly. Nyní jim při tom pomáhá vyspělá technologie polohování, která dovoluje jeřáby s operátory umisťovat na vzdálenost 10 cm od letadla bez rizika kontaktu s ním. Typický komerční model letadla má na sobě 360 kg laku. Hlavní funkcí laku je antikorozní ochrana pláště letadla. K požadavkům na lak patří: schopnost odolat expanzi trupu při přetlaku v kabině, zachování pružnosti za jakýchkoli podmínek, vhodnost pro extrémní povětrnostní vlivy a teploty, nárazuvzdornost proti kroupám a prachu (v rychlosti 970 km/h) a odolnost vůči postříkání solankou a chemikáliemi (hydraulická kapalina, odmrazovač apod.).

Během operací přípravy a lakování letadla se operátoři rychle pohybují okolo letadla na velkých pracovních plošinách, tzv. stohovacích jeřábech (stacker). Každý stohovací jeřáb (viz obrázek) má podvěsné podepřené rameno se čtyřmi osami pohybu: most, vozík, zdvíhání a rotace. Lakýrníci mají na plošině jeřábu svůj materiál a pohybují se pomocí tlačítek na závěsných ručních panelech. Řídicí systém na bázi programovatelných automatů (Programmable Automation Controllers – PAC) přijímá příkazy z operátorského panelu a řídí pohony s frekvenčními měniči, aby přemisťovaly plošinu podle požadavků. Je vyžadován rychlý pohyb, protože pro dosažení stejnoměrného výsledku musí být trup nalakován během několika minut. I když lakýrníci pracují velmi pečlivě, soustředí se zejména na svůj hlavní úkol – kvalitní nástřik. Jsou sice zručnými lakýrníky, ale již nejsou zručnými operátory přesných zařízení.

Proto hledala firma Boeing způsob, jak by se toto zařízení dalo snadno používat a bezpečně ovládat. tomuto účelu používá společnost Boeing protikolizní systém zabraňující kontaktu plošiny s letadlem. Pohyb každé plošiny je řízen programovatelným automatem PAC, jenž spolupracuje s řídicím počítačem označovaným jako protikolizní modul (Collision Avoidance Module – CAM). Modul CAM vyhodnocuje požadavky z operátorského panelu a ty buď povolí, nebo zamítne. Když je pohyb povolen, systém určí, která přednastavená rychlost posuvu je vzhledem k blízkosti letadla přípustná. S tím, jak se plošina blíží k letadlu, se snižuje její rychlost až k dosažení jmenovitého odstupu 10 cm. Další pohyb směrem k letadlu je již zakázán. Přiblížení plošiny a ramene jeřábu k letadlu je vyhodnocováno pomocí počítačových modelů letadla a povrchů jeřábu v kombinaci s údaji o poloze, které pocházejí ze senzorů na motorových pohonech pohybujících jeřábem.

Systém CAM využívaný až do roku 2007, ačkoli jej lze označit za vysoce efektivní, byl omezen použitou technologií z doby před více než deseti lety, kdy byl instalován. Programové vybavení pro tento systém bylo vyvíjeno jako aplikace v systému DOS a bylo tak omezeno při modelování struktury letadla při predikci , kde přesně se povrch lakovaného letadla nacházel. Modely byly vykreslovány jako soubory krychlí o hraně 5 cm, takže zakřivené povrchy předlohy byly jen hrubým odhadem, jenž připomínal maketu postavenou z kostek Lega. Proto měl povrch modelu nepřirozená a občas matoucí omezení pohybu pro lakýrníky. Protože starší digitální modely různých letadel byly velmi nepřesné, trvalo dlouho, než byly vyvinuty a ověřeny polohovací plány stohovacích jeřábů, které by umožňovaly nalakovat nové letadlo.

V roce 2007 byla společnost Concept Systems (Albana, stát Oregon), systémový integrátor se značnými zkušenostmi při vývoji polohovacích systémů, rozhraní člověk-stroj a zakázkových řešení v reálném čase, oslovena firmou Boeing, aby pro ni navrhla a vyvinula nový protikolizní systém. Cílem bylo poskytnout nové programové řešení, které by přineslo vyšší výkon a větší použitelnost zdaleka přesahující možnosti starého systému. Systém musel podporovat operace ve třech lakovacích hangárech a pracovat s různými systémy stohovacích jeřábů, od nových až po starší, které navíc slouží již přes 20 let.

Budování nového systému

Nové systémy stohovacích jeřábů zkonstruované společností Oregon Iron Works z města Clackamas ve státě Oregon, jsou založeny na procesorech ControlLogix společnosti Rockwell Automation, které využívají komunikaci po Ethernetu, přičemž starší systémy jsou založeny na řídicích prvcích PLC-5 společnosti Allen-Bradley s komunikací Data Highway Plus. Zatímco se starý protikolizní systém lišil hangár od hangáru a vyžadoval samostatnou kompilaci pokaždé, když byl systém aktualizován pro podporu nového letadla, nové programové vybavení bylo navrženo s flexibilitou podpory různých variant řídicích architektur a metod komunikace v rámci obecně kompilované programové základny.

Společnost Concept Systems se nejprve soustředila na zlepšení modelování objektů letadel. Nové modely musely být snadno generovatelné z dat o letadle, která poskytovala společnost Boeing, měly modelovat povrchy letadla přesněji a podporovat 3D vizualizační nástroj. Pro srovnávání poloh modelu byl licenčně pořízen programový balík Proximity Query Package (PQP) z University of North Carolina z Chapel Hill. Jako vykreslovací technologie pro vizualizaci bylo použito programové vybavení Open Graphics Library (OpenGL), které slouží pro psaní aplikací vytvářejících 2D a 3D počítačovou grafiku. Oba programové systémy, PQP i OpenGL, pracují s modely složenými ze sítí trojúhelníků a návrhové programové vybavení firmy Boeing bylo schopné exportovat modely povrchu v kompatibilním formátu (STL). Prostředí PQP poskytuje mechanismus pro zjišťování minimální vzdálenosti mezi dvěma modelovanými objekty, jako je jeřáb a letadlo.

Společnost Concept vyvinula na základě PQP aplikaci kódu CAM, jež řeší složitý rozhodovací strom a určuje, které pohyby jsou přípustné. Díky použití trojúhelníkových modelů dokáže systém poskytovat vysoce přesné zpodobnění povrchu letadla a odstraňuje tak problémy s interakcemi mezi jeřábem a letadlem u zakřivených povrchů, které ztěžovaly práci se starým systémem. Díky tomuto vylepšení mohou lakýrníci pracovat a neztrácet čas kvůli nečekaným omezením pohybu. Centrální počítač označovaný jako technická pracovní stanice (Engineering Workstation – EWS) se využívá pro konfiguraci systému a distribuci aktualizací do modulů CAM. EWS dokáže konvertovat data o letadle dodané společností Boeing na modely pro tento systém a vyvíjet modely pro jeřáby a další objekty pomocí dodaného editoru.

Stanice EWS poskytuje nástroj na bázi Open- GL pro prohlížení libovolného modelu jako 3D objektu s úplnými možnostmi rotace, přejíždění a přibližování. Prohlížeč modelů rovněž umožňuje v reálném čase sledovat probíhající interakci mezi jakýmkoli jeřábem a letadlem. Díky této pokročilé schopnosti zobrazování lze model snadno ověřit, zatímco interaktivní prohlížení poskytuje potvrzení, že letadlo je řádně registrováno a umístěno vzhledem k jeřábu. Protože letadla společnosti Boeing nejsou všechna stejně velká, systém se musel přizpůsobit různým modelům, včetně typů 767, 747, 777 a nového modelu 787. V případě uvedení letadla s jinými rozměry trvalo starému systému i několik dnů hangárového času, než se tento proces dokončil, a během této doby byla přerušena produkce lakovny.

Starý proces byl časově velmi náročný, protože jej bylo nutno v každém lakovacím hangáru implementovat vždy od začátku, pro každý typ letadla, a to kvůli omezením, která vyžadovala speciální úpravy modelu letadla odpovídající příslušnému hangáru.

Simulační prostředí

Pro odstranění tohoto problému byl nový systém navržen se simulačním prostředím emulujícím funkci automatu PAC jeřábu. Pomocí simulátoru mohou technici provádět důkladné testování modelu letadla na plném programovém systému v off-line prostředí. Tím se zkrátil čas potřebný pro přizpůsobení novému letadlu na jediný pracovní den. Použitá koncepce rovněž umožňovala, aby byl tentýž model přímo použitelný v různých hangárech, čímž se odstranila nutnost nastavování pro totéž letadlo několikrát.

Společnost Concept Systems vyvinula protikolizní programové vybavení v prostředí Microsoft C++ .NET 2005 a vytvořila několik knihoven tříd pro eliminaci redundantního programování v různých aplikacích v rámci sady. Všechny aplikace běží na platformě Windows XP. Aplikace CAM dokáže poskytovat řešení se skenovací frekvencí 250 ms. Data pro odstraňování chyb a diagnostiku systému mají technici společnosti Boeing dostupná prostřednictvím rozhraní webového prohlížeče, což umožňuje prohlížení podrobného protokolu událostí odkudkoli v rámci intranetu společnosti Boeing (viz obrázek). Prohlížeč událostí nabízí filtrování podle kategorie nebo filtru a umožňuje technikům rychle zúžit rozsah informací a zaměřit se na klíčové údaje podporující práci na odstraňování chyb.

Webový server na počítači EWS hostí prohlížeč událostí a dotazuje se webové služby na modulech v izolované síti protikolizního systému a získává zde údaje. Další webová stránka poskytuje rychlý přehled stavu všech modulů CAM v hangáru a průběžně stav aktualizuje pomocí technologie AJAX. Ed Diehl je spoluvlastník a Scott VanDelinder technik společnosti Concept Systems z města Albany ve státě Oregon.

Pro více informací navštivte: www.conceptsystemsinc.com

 

 

 

Autor: Ed Diehl a Scott VanDelinder


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Technical Computing Camp 2019
2019-09-05 - 2019-09-06
Místo: Hotel Fontána, Brněnská přehrada
Moderní technologie ve farmacii
2019-09-24 - 2019-09-24
Místo: Brno
Moderní technologie v potravinářství
2019-09-25 - 2019-09-25
Místo: Brno
Mezinárodní strojírenský veletrh 2019
2019-10-07 - 2019-10-11
Místo: Výstaviště Brno
MSV TOUR 2019
2019-10-07 - 2019-10-10
Místo: MSV, Brno

Katalog

BALLUFF CZ s.r.o.
BALLUFF CZ s.r.o.
Pelušková 1400
19800 Praha
tel. 724697790

EWWH, s. r. o.
EWWH, s. r. o.
Hornoměcholupská 68
102 00 Praha 10
tel. 734 823 339

B+R automatizace, spol. s r.o.
B+R automatizace, spol. s r.o.
Stránského 39
616 00 Brno
tel. +420 541 4203 -11

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

COGNEX
COGNEX
Emmy-Noether-Str. 11
76131 Karlsruhe
tel. 720 981 181

všechny firmy
Reklama


Tematické newslettery




Anketa


Na internetu
V tištěných médiích
Na veletrzích a výstavách
Jinde

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   
Copyright © 2007-2019 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI