RESOLUTE™ do robotów sześcioramiennych
Opublikowano: 6 października 2017

Seria absolutnych przetworników położenia RESOLUTE™ została wybrana do obsługi robotów sześcioramiennych GICS (Ground Integration and Calibration Support) oraz ZONDA firmy SYMÉTRIE, które służą do dwóch typów zaawansowanego atestowania podzespołów do produkcji satelitów pogodowych MTG (Meteosat Third Generation) wprowadzanych na rynek w 2019 r.

SYMÉTRIE jest jednym z wiodących w świecie dostawców robotów sześcioramiennych do zastosowań kinetycznych i związanych z pozycjonowaniem. Robot sześcioramienny to rodzaj robota równoległego, znanego też jako platforma Stewarta, z sześcioma siłownikami liniowymi (dźwignikami) i sześcioma stopniami swobody (X, Y, Z, pochylenie w pionie, odchylenie w poziomie i obrót).

Roboty sześcioramienne

Roboty sześcioramienne firmy SYMÉTRIE składają się z dolnej platformy (podstawy), górnej platformy (platformy mobilnej) i 6 siłowników liniowych z wbudowanymi napędami ze śrubą kulową. Kula i przegub uniwersalny łączą każdą nogę odpowiednio z podstawą i platformą mobilną. Przenoszony ładunek znajduje się na górnej platformie; można go zamontować zarówno w orientacji pionowej, jak i poziomej. Roboty sześcioramienne znajdują zastosowanie w symulatorach lotu, urządzeniach do testowania materiałów, badaniach mikroskopowych,  pozycjonowaniu teleskopów, lotnictwie, badaniach naukowych i wielu innych aplikacjach.

Seria satelitów MTG będzie składać się z czterech satelitów obrazujących (MTG-I) i dwóch satelitów sondujących (MTG-S), których zadaniem będzie zbieranie danych z geostacjonarnej orbity Ziemi. Oba te zastosowania wymagają indywidualnego sterowania siłownikami za pomocą sztywnych serwopętli i absolutnego przetwornika położenia. System przetwornika położenia RESOLUTE firmy Renishaw ze skalą liniową RELA ZeroMet™ (FeNi36) jest zamontowany na każdej nodze. Skala charakteryzuje się „zerowym” współczynnikiem rozszerzalności, rozdzielczością 5 nm, która pozwala na wykonywanie pomiarów o wysokiej precyzji, minimalnym szumie, o niskim błędzie cyklicznym i przy wysokich prędkościach przemieszczania. Absolutne przetworniki położenia RESOLUTE zapewniają niezwykłą precyzję i stabilność działania robotów sześcioramiennych GICS i ZONDA; oba zostały zakwalifikowane do zastosowań w pomieszczeniach o wysokim poziomie czystości zgodnie z  normą ISO-5.

– Wybraliśmy absolutne przetworniki położenia RESOLUTE firmy Renishaw ze względu na ich doskonałe parametry pomiarowe. Działają one niezawodnie w warunkach wysokiej próżni. Co więcej, skala przetwornika jest wykonana z materiału ZeroMet o niskim współczynniku rozszerzalności, dzięki czemu nasze roboty sześcioramienne są mniej wrażliwe na zmiany temperatury. Stabilność termiczna była kluczowym wymogiem w tych projektach związanych z optyką kosmiczną – przyznają przedstawiciele firmy SYMÉTRIE.

Zaletami zastosowania przetwornika RESOLUTE w robotach sześcioramiennych:

• Niezawodność: wiarygodność danych przesyłanych z przetwornika jest bardzo istotna. Tryby usterek, jak np. nieprawidłowe zliczanie, przerwy w działaniu po wyłączeniach zasilania są nie do zaakceptowania, ponieważ prowadzą do błędnych odczytów, a te z kolei mogą być potencjalnie katastrofalne, gdyż odchylenie od stabilnych konfiguracji może przyczynić się do znaczącego uszkodzenia robota sześcioramiennego. Przetwornik RESOLUTE wykazuje wysoką tolerancję na zabrudzenie, zarysowania oraz smary stałe, które mogą powodować błędne zliczanie w przypadku innych przetworników. Niezależny algorytm sprawdzania położenia daje pewność wykrycia każdego, potencjalnego problemu przed wykonaniem zmiany położenia przez układ serwo.
• Wysoka dokładność systemu, prędkość i komunikacja szeregowa BiSS: ze względu na równoległy układ kinematyczny roboty sześcioramienne wymagają bardzo skomplikowanego układu sterowania. Na przykład współrzędne położenia są podawane w wirtualnych osiach kartezjańskich, które sterownik zamienia następnie na polecenia pozycjonowania dla poszczególnych siłowników. Wysoka dokładność i doskonałe parametry dynamiczne przetwornika RESOLUTE w połączeniu z jego szybszym czasem reakcji dzięki zastosowaniu interfejsu BiSS, przyczyniają się do optymalizacji parametrów zarówno sterownika, jak i robota sześcioramiennego.
• Wysoka rozdzielczość oraz niski poziom zakłóceń (rozstrojenia): roboty sześcioramienne wymagają wysokiej precyzji i stabilności. Niski poziom szumu, zazwyczaj poniżej 10 nm RMS (wartość średnia kwadratowa), pozwala na zwiększenie czułości przemieszczania i zwiększa stabilność robota poprzez sztywność serwopętli.
• Łatwa instalacja: Jednotorowy absolutny optyczny przetwornik położenia RESOLUTE charakteryzuje się o wiele większą tolerancją dla niedokładności montażu niż tradycyjne przetworniki konkurencji. Wbudowana dioda LED konfiguracji przetwornika RESOLUTE dodatkowo upraszcza instalację podczas produkcji i serwisowania robota sześcioramiennego.

Robot sześcioramienny GICS

Robot sześcioramienny o wymiarach 1600 (dł.) x 1200 (szer.) x 1000 mm (wys.) został wykonany na zamówienie Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) i zaprojektowany do obsługi elastycznych modułów obrazowania FCI (Flexible Combined Imager) w czterech satelitach obrazujących. Moduł obrazowania FCI umożliwia wykonywanie pełnych obrazów Ziemi co 10 minut w 16 kanałach widmowych. Składa się ze zwierciadła skanującego, teleskopu i modułu separacji widmowej i wykrywania SSDA (Spectral Separation and Detection Assembly), który zawiera cztery detektory filtrujące z układami optycznymi.

Robot sześcioramienny GICS firmy SYMÉTRIE jest przeznaczony do naziemnej kalibracji i testowania modułu SSDA w sześciu stopniach swobody i przy dokładności przemieszczania ±0,1 μm. Przyrząd ma na celu podział przychodzącej wiązki światła na 5 dyskretnych grup widmowych; cztery z nich to wiązka bliskiej podczerwieni (NIR) lub podczerwieni (IR). Podczas testowania i kalibracji zespół źródłowy kieruje światło do „zespołu optycznego” wewnątrz platformy mobilnej robota. Zespół optyczny przetwarza następnie tę wiązkę światła i oświetla pole widzenia modułu SSDA, który znajduje się w przedniej części źrenicy wyjściowej. Zadaniem robota sześcioramiennego jest zapewnienie precyzyjnej i bardzo dokładnej rejestracji między źrenicą wyjściową zespołu optycznego a aperturą wejściową modułu SSDA.

ZONDA do modułu IA DEA

Ten nieco mniejszy robot sześcioramienny o wymiarach 725 mm (dł./szer.) x 650 mm (wys.) jest przeznaczony do zastosowań próżniowych o ciśnieniu do 10^-6 mbara. Został specjalnie zaprojektowany do naziemnej kalibracji i testowania zespołu IA DEA (Interferometry Assembly Detection Electronics Assembly). Znajduje się on przed przyrządem sondy podczerwieni IRS w satelicie. Umożliwia przechwytywanie charakterystyki optycznej i radiometrycznej różnych podzespołów przyrządu, a także ich regulację.

Sonda IRS jest niezastąpionym źródłem informacji dla służb operacyjnych w krajowych centrach meteorologicznych i regionalnych/globalnych centrach numerycznego prognozowania pogody. W tym przyrządzie zastosowano spektrometr podczerwieni z transformatą Fouriera. Działa on w zakresie fal milimetrowych i składa się ze zwierciadła skanującego, przedniego teleskopu, interferometru, tylnego teleskopu, chłodzonego układu optycznego ogniskowania i detektorów. Robot sześcioramienny firmy SYMÉTRIE obsługuje pojedyncze ciało doskonale czarne i źródło podczerwieni do przeprowadzania testów naziemnych i kalibracji modułu IA DEA przed wystrzeleniem. Oba źródła podczerwieni, w tym docelowe układy optyczne do odtwarzania standardowych wzorców testowych, są montowane na stole przesuwnym X-Y na wierzchu robota sześcioramiennego. Zadaniem robota sześcioramiennego jest precyzyjne orientowanie źródeł podczerwieni i układu optycznego względem modułu IA DEA, z dokładnością przemieszczenia ±0,1 μm.

Rozwiązanie z przetwornikiem RESOLUTE

Zastosowanie przez firmę SYMÉTRIE przetwornika położenia RESOLUTE z protokołem BiSS® umożliwia dalszy rozwój nowoczesnych i przełomowych robotów sześcioramiennych. Używa się ich często w lotnictwie i aeronautyce, w synchrotronach i ogólnie w badaniach naukowych, a także w wielu innych gałęziach przemysłu ze względu na wszechstronną możliwość sterowania ruchem.

Tagi: BiSS®, RESOLUTE, robot sześcioramienny, SYMÉTRIE, ZONDA