为航空业提供精密铆接

寂静回声

故事开始于二次世界大战期间一名工程师和一项大大加速飞机生产的发明——Gemcor公司的创始人Thomas H.Speller Sr.发明了之后成为飞机装配业标准的Drivmatic自动钻铆机。
该公司从1937年成立开始就一直不断努力钻研高精度的新一代技术，以改进航空业全电动紧固系统。数以千计的机器已运往全球各地的航空公司，许多旧型号现在仍在运行。Gemcor拥有专利的滚柱丝杠技术广泛用于机身装配和机翼自动钻铆系统，以及专门的应用如机舱铆接和连接。
自动化以及移动式测量
Gemcor拥有超过100项专利，通过在其铆接解决方案中开发和实施机器人技术来保持自身的高度竞争力。这个高技术平台在过去五年当中已经加入了移动式计量的使用。为了确保每一个定制化飞机装配设备的顶级性能，他们采用激光跟踪系统来执行控制点（关键特性）的高精度测量。
在采用这些技术之前，Gemcor的工程师通常依赖于像经纬仪这样的光学技术。虽然可以完成这项工作，但是检测结果可能会受到用户影响，并且缺乏可重复性。
激光跟踪系统的使用已经影响到其整个机器制造过程。该公司在节省时间方面获得了令人瞩目的进步，这正是此项技术转型的最大收益之一。
3个工人使用经纬仪需要近六周时间来安排好机器的跟踪系统。而采用激光跟踪系统，相同的过程只需要不到一个星期的时间，而且只需要两个技术人员。Gemcor在现场安装和调度方面获得了效率提升，整个过程大约能节约一个月的时间。
并非小事
Gemcor制造部门的7 名员工已经被培训使用一台购自Hexagon Manufacturing Intelligence的Leica Absolute Tracker AT401跟踪系统，并在2015年初集成了一台Leica Absolute AT930跟踪系统。由于激光跟踪仪的大测量尺寸，操作员可以获得近30呎远的检测数据。如果激光跟踪仪位于中心位置，那么不需要在车间内移动设备就可以完成一次完整的检测。
Gemcor的团队广泛使用AT401的水平功能，这是提升激光跟踪仪的速度和结果的核心。对于必须确保水平的大型机器装配线的安装，这项功能是必不可少的。Gemcor的质量技术员最初用水平仪来检查轨道组件——Gemcor机器的基础，验证激光跟踪系统的测量是具有可重复性的。
安装
制造部门经理Alan Roper负责监督车间和安装，他说：“每个Gemcor机器都是为每个客户的现场规格定制的。激光跟踪是获得可记录以及可重复的数据的最有效方式。当我们到现场去装配一台机器时，我们会把跟踪系统带过去。从本质上说，激光跟踪系统用于使机器匹配工程部提供的几何尺寸及公差。我们将这些激光跟踪仪带到了世界各地。例如现在就有一台在中国，另一台刚从巴西回来。”
使用移动式三坐标测量机(PCMM) 可以验证装配的每个阶段。从一开始机器跟踪模式的安排，然后使用激光跟踪仪来安装地板轨道，使这些组件保持水平和垂直。完成以后再装上托架，并进行测量以确保轨道上组件的水平和垂直。之后，使用PCMM来帮助建造大型底座和垂直于机器X行程的两个大立柱。技术人员对机器及其大框架进行旋转和线性校准。
框架的旋转轴每旋转10°就测量关键控制点，并与重力数据进行比较以完成机器校准。机器的水平公差保持在0.005"以内，主轨道上的直线度保持在0.025"。Gemcor也部署了激光跟踪仪用于机器人系统的校准。一旦整台机器安装完成，技术人员就要测量关键控制点来检查机器人及其控件之间的差异，如有必要则要调整运动特性。

工程师用CAD创建Gemcor机器每一个零部件的模型，从而创建了一个从设计到检测的数字线程（digital thread）。在建造过程中的每一步都使用激光跟踪仪来将组件或装配与其CAD模型进行比较。在完成以后，用PCMM数据验证和设置CNC应用的所有起始位置，将这台机器直接集成到客户的组装机翼和机身的项目中。在此过程中，三维坐标测量数据与CAD模型进行比较，然后提供给CNC数控程序员。这就完成了拼图的最后一块。
“Gemcor铆接系统的可靠性已经建立起卓越声誉，在精度方面的额外增加意味着飞机质量和安全的提高，”Roper说，“精度的绝对增长让我们机器愈加精密，表现更加出色。齿轮箱内的所有组件以更高精度对齐，性能水平进一步提高。”
检测软件
Roper曾接受过PCMM的培训，并为公司开发了原始测量程序。在为期一周的培训结束时， 他计划将这个技术集成到装配中。他认为HexagonMetrologyU及其在线课程对于培训新员工有很大帮助。教学视频是一项有价值的工具，可以说明激光跟踪仪和其他操作的设置。对于Roper来说，使用由Hexagon Manufacturing Intelligence开发的PC-DMIS检测软件是一种新鲜的体验，他学习了一系列课程来掌握该程序。
“学习曲线可以为那些没有计算机或CAD背景的人提供助力。基本的计算机技能以及对几何的理解对新用户来说是真正的关键，”Roper说，“我们可以在几个星期内教会他们运行该软件，并定制化他们的检测报告。”

Gemcor的检测策略通常涉及大量的重要数据。在一个单独的跟踪系统内，激光测量的例行程序需要涉及75至100个关键控制点，来生成最后的报告。技术人员在项目完成之前将会获得数千个点的数据，并使用PC-DMIS软件来制作报告。每一个安装部分都生成一份新的报告，而每台机器将会有10个综合性报告。质量团队可以立即将测量数据发送给工程部。定制化的计算机报告能显著简化这一过程。
Gemcor的技术人员还使用来自Hexagon Manufacturing Intelligence 的ROMER Absolute Arm来检查外壳内的组件，那里没有视距测量。这个坐标测量设备同样使用了PC-DMIS检测软件，来帮助操作人员缩短学习曲线。在机器车间，用仪器检查关键零部件，检查孔的尺寸和位置。
“我们在自己的工厂展开移动式计量的进步始于2011年，主要是集成了激光跟踪仪测量。我们因而改进了整个机器的性能，”Gemcor的运营总监Gary Szymkowiak说，“客户对质量的要求日新月异。我们的机器在每个阶段都具有很高的可靠性。我们现在正稳步向装配检测和在线检测的更高水平前进。我们测量工具的可移动性将帮助我们提升全部潜力。”