AUTOMATIZACIÓN DEL CORTE TRIDIMENSIONAL DE PIEZAS MEDIANTE UN ROBOT MANIPULADOR A PARTIR DE UN DISEÑO CAD

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1 AUTOMATIZACIÓN EL CORTE TRIIMENSIONAL E PIEZAS MEIANTE UN ROBOT MANIPULAOR A PARTIR E UN ISEÑO CA M. Gómez Langley pto. Ing. Sistemas y Automática, Univesidad de Sevilla, mglangley@supecable.es M. Vagas y F. R. Rubio pto. Ing. Sistemas y Automática, Univesidad de Sevilla, {vagas,ubio}@catuja.us.es Resumen En este atículo se expone el desaollo de una aplicación infomática que pemite la automatización del cote de piezas en tes dimensiones mediante un bazo obótico industial a pati de un diseño de las mismas ealizado mediante una heamienta CA/CAM. Patiendo de un pogama en lenguaje simbólico y de la posición inicial de la heamienta de cote, el softwae desaollado pemite simula la tayectoia de cote y detemina si todos los puntos de la misma son alcanzables, en cuyo caso se tansmiten al contolado del manipulado en un fomato compensible po éste y se ejecuta la tayectoia. Palabas Clave: Automatización, CA/CAM, pogamación automática en máquinas de contol numéico, simulación. INTROUCCIÓN Este poyecto está encaminado a automatiza el cote de piezas de dimensiones elativamente educidas (apoximadamente de.m de supeficie del fuselaje de aviones. Actualmente, este poceso es ealizado manualmente con una fesa neumática. Nuesto objetivo es ealizalo de foma automática mediante la utilización de un obot manipulado Staübli de la seie RX-9 [7] de seis gados de libetad junto con un sistema de cote adecuado al tipo de mateial del que está compuesta la pieza de patida o stock. Fundamentalmente, existen dos azones po las que se ha optado po la utilización de obots manipuladoes industiales en luga de máquinas de contol numéico (CN específicas: un meno coste y una mayo flexibilidad. Po una pate, paa pode ealiza el cote de una pieza de unas dimensiones deteminadas, el coste de un equipo compuesto po un manipulado industial junto con el sistema de cote conveniente al tipo de mateial del que está fomado es sustancialmente meno que el de una máquina de CN del tamaño adecuado. Esta difeencia se acentúa enomemente al aumenta el tamaño de los diseños y al aumenta el númeo de gados de libetad necesaios. Po ota pate, el uso de un manipulado de seis gados de libetad nos apota una flexibilidad mucho mayo que una máquina de CN en tanto en cuanto existen, genealmente, muchas posibilidades a la hoa de ataca la pieza paa ealiza el cote. En la pogamación manual de mecanizados de piezas po CN, el llamado pogama pieza se escibe únicamente po medio de azonamientos y cálculos que ealiza el pogamado. Estos cálculos no suelen pesenta excesivas dificultades paa una pesona especializada. Sin embago, cuando las piezas son complejas, los cálculos aumentan y las posibilidades de eo po pate del pogamado aumentan consecuentemente. La pogamación automática consiste en utiliza la ayuda del odenado paa la pogamación de un CN. Fente a la pogamación manual, la pogamación automática pesenta las siguientes difeencias: el opeado no ha de peocupase de ealiza cálculos geométicos; no tiene que conoce los códigos de funciones de la máquina conceta, peo sí es necesaio conoce el lenguaje simbólico APT (Automatically Pogammed Tooling [] o simila; finalmente, la estuctua de pogamación es distinta. Estas difeencias implican tes ventajas: un meno tiempo de pepaación del pogama, menoes eoes de cálculo y tanscipciones, y una sustanciosa educción de los costes de pepaación y pogamación. Po lo tanto, paa cietas aplicaciones como la que nos ocupa, consistente en fesados tidimensionales paa genea supeficies cuvas de cieto espeso y contonos poligonales, es imposible pescindi de la pogamación automática.

2 Si utilizamos la pogamación automática, el papel del pogamado se limita a las siguientes opeaciones: efini la geometía de la pieza objetivo en tes dimensiones. Esta opeación puede se ealizada mediante un sistema de CA/CAM adecuado. Especifica la secuencia de opeaciones a ejecuta en la geneación de la tayectoia que debe segui el obot. Tanto esta secuencia como la definición de las caacteísticas de la heamienta (diámeto de la fesa... se pueden fija mediante el módulo de CN de la heamienta CA/CAM, obteniendo como esultado final el coespondiente pogama en lenguaje simbólico como APT o simila. Po su pate, el computado lleva a cabo las opeaciones que es capaz de ealiza a mucha más velocidad y con una pobabilidad mínima de comete eoes, como son: intepeta las ódenes ecibidas en el módulo de CN necesaias paa la geneación del pogama pieza, detectando y coigiendo posibles eoes; ealiza los cálculos aitméticos necesaios paa constui las cotas caacteísticas del mecanizado teniendo en cuenta las coecciones deivadas de la geometía de la heamienta; pocesa y adapta el esultado al lenguaje máquina caacteístico del CN utilizado. Este poceso se ealiza mediante el coespondiente postpocesado incopoado en el módulo de CN. En cieto sentido, podíamos deci que la aplicación infomática que se ha desaollado no es más que una especie de postpocesado paa el manipulado Staübli RX-9 en conceto. Este azonamiento se debe a que, patiendo del pogama en lenguaje simbólico que contiene la infomación aceca de la localización y la oientación del extemo de la heamienta paa todos los puntos que componen la tayectoia de cote, el softwae ceado debe ejecuta las siguientes opeaciones paa consegui la pieza objetivo deseada a pati de la pieza matiz o stock: Adquii los puntos iniciales de la pieza matiz en el espacio eal paa pode calcula la posición y oientación iniciales donde debe situase el extemo de la heamienta. Compone los puntos de la tayectoia contenidos en el pogama en lenguaje simbólico especto a dicho punto. Simula la ejecución de la tayectoia paa detemina si todos los puntos de la misma seán alcanzables po el obot. En caso afimativo, tansmiti la secuencia de puntos que componen la tayectoia al contolado en un fomato compensible po éste y ejecutala. Si, po el contaio, alguno de los puntos de la tayectoia no es alcanzable, mosta un aviso paa que se cambie o bien la localización inicial del extemo de la heamienta o bien la tayectoia de cote. La estuctua del atículo es la siguiente. En la sección se evisan bevemente algunos conceptos básicos efeentes a aspectos geométicos a tene en cuenta. A continuación, en la sección se detalla extensamente la funcionalidad de la aplicación infomática desaollada. En la sección, po su pate, se lleva a cabo la descipción de la implementación del sistema. Finalmente, en la sección se pesentan las conclusiones y los posibles desaollos futuos. CONSIERACIONES GEOMÉTRICAS Paa epesenta la posición y oientación del extemo de la heamienta de cote en el espacio se han empleado distintas epesentaciones según conviniese: Coodenadas aticulaes: consiste en un vecto de seis componentes que efleja el valo que toman las seis vaiables aticulaes. Coodenadas catesianas: consiste en un vecto de seis componentes en el que las tes pimeas epesentan la posición en el espacio en coodenadas catesianas XYZ y las tes últimas nos infoman sobe la oientación. Hemos empleado dos tipos de epesentaciones de la oientación: Mediante los ángulos ZYZ de Eule []. Mediante un vecto unitaio tidimensional que define la posición del extemo de la heamienta especto a un sistema de efeencia fijado en la muñeca del manipulado. Matiz de tansfomación homogénea: consiste en una matiz x compuesta po una matiz de otación y un vecto de tanslación que epesentan, espectivamente, la oientación y la posición. Las coodenadas aticulaes son empleadas intenamente en el pogama paa chequea la alcanzabilidad. Como ya hemos dicho, consisten en un vecto de seis componentes de la foma: θ = [ θ θ θ θ θ ] T ( θ6 donde θ i con i={,, 6} son las vaiables coespondientes a cada una de las seis aticulaciones de las que consta el manipulado empleado. Los dos tipos de coodenadas catesianas empleadas se utilizan como fomatos de entada y de salida de infomación en la aplicación. Po una pate, la epesentación fomada po las coodenadas XYZ y

3 los ángulos ZYZ de Eule, que nosotos llamaemos coodenadas XYZeuleZYZ, son utilizadas po el contolado del obot. Po ota, la epesentación compuesta po las coodenadas XYZ y un vecto, que hemos denominado coodenadas XYZvecto paa difeencialas de las anteioes, es empleada en el pogama en lenguaje simbólico APT. Como ya hemos dicho, las coodenadas XYZeuleZYZ emplean los ángulos ZYZ de Eule paa epesenta la oientación. Estos tes ángulos denominados, y definen la oientación mediante tes gios consecutivos en los tes ejes coodenados solidaios al cuepo: pimeo especto al eje Ẑ un ángulo, luego un ángulo especto al nuevo eje Yˆ, y finalmente especto al nuevo eje Ẑ un ángulo. [ X Y Z ] T = ( P Po su pate, las coodenadas XYZvecto epesentan la oientación mediante un vecto unitaio de tes componentes que definen la posición del extemo de la heamienta de cote especto a un sistema de efeencia fijo situado en la muñeca del manipulado. P = [ X Y Z i j k] T ( ijk donde i, j y k son las coodenadas catesianas del extemo de la heamienta especto al sistema de efeencia fijo en la muñeca del manipulado, como puede obsevase en la figua. M = R T donde R es una matiz x que epesenta la oientación especto al sistema de efeencia fijado en la base del manipulado, y T=[X Y Z] T es un vecto x que epesenta una taslación especto al oigen de coodenadas del mismo. Obviamente, al emplea divesas epesentaciones ha sido necesaio incopoa también los algoitmos necesaios paa conveti de un fomato a oto. En el siguiente apatado se volveá sobe este tema a medida que sea necesaio. APLICACIÓN INFORMÁTICA La aplicación infomática desaollada tiene como objetivo automatiza el poceso de cote de piezas ligeas de aviación. Paa ello, su funcionalidad básica debe se lee el ficheo de salida del softwae CA/CAM que contiene la infomación de la tayectoia de cote a segui, simulala y, si todos los puntos de la misma son alcanzables, tansmitísela al contolado del obot en un fomato compensible po éste paa que pueda ejecutala. A modo de esumen, en la figua se pesenta un diagama de flujo de las opeaciones ealizadas sobe los datos. ( Figua : Repesentación de la posición y oientación mediante el fomato XYZvecto. Finalmente, el último fomato empleado son las matices de tansfomación homogénea, que se utilizan intenamente en el pogama paa ealiza cálculos necesaios. Estas matices son de la foma: Figua : iagama de flujo de datos y pocedimiento.

4 Otas caacteísticas inteesantes de las que dispone el softwae ceado son la existencia de un emulado de teminal simple que pemite que el pogama siva como intefaz ente el manipulado y el usuaio, y de una pantalla de simulación en la que puede obsevase un modelo vitual en tes dimensiones del obot. Paa que todas las funciones incluidas en el pogama se ejecuten coectamente es impescindible que exista una coecta comunicación ente éste y el amaio de contol del obot. Paa esolve el poblema de la comunicación ente ambos a tavés del pueto seie se optó po dota al pogama de una estuctua multihilo. Es deci, además del hilo pincipal del pogama, que se encaga de maneja los eventos asociados a la intefaz gáfica, se ha pogamado un poceso paalelo que se encaga de gestiona de foma tanspaente al usuaio la lectua y la escitua de datos po el pueto seie. En los siguientes subapatados se comentaán las distintas opeaciones implementadas en el pogama: obtención de la posición y oientación iniciales de la heamienta de cote, composición de la tayectoia especto ese punto, confimación de que todos los puntos son alcanzables y, si pocede, ejecución de la tayectoia.. CÁLCULO E LA POSICIÓN Y LA ORIENTACIÓN INICIALES EL EXTREMO E LA HERRAMIENTA A pati del pogama en lenguaje simbólico que se obtiene como esultado del diseño de la pieza y de la definición de la tayectoia de cote mediante el softwae CA/CAM, disponemos de la infomación necesaia aceca de la epesentación geomética de los puntos que componen la tayectoia. Sin embago, todos estos puntos están efeidos a un sistema de efeencia popio del diseño, po lo que no son útiles tal cual, sino que es necesaio efeeilos al sistema de efeencia ORL asociado al obot. Paa ello, estos puntos deben componese especto al punto inicial donde estaá colocada la heamienta antes de empeza a ealiza el cote, que seá un punto peteneciente al espacio alcanzable po el manipulado. El poceso seguido paa calcula la posición y la oientación iniciales de la heamienta se basa en la técnica conocida como enseñanza po demostación ( teach by showing. Como puede apeciase en la figua, sobe la pieza matiz o stock definimos tes puntos A, B y C fácilmente identificables (como, po ejemplo, tes de los vétices de una de las caas y los memoizamos posicionando el extemo de la heamienta sobe ellos. Figua : Obtención de la posición y oientación iniciales de la heamienta. Po lo tanto, disponemos de las coodenadas catesianas de estos tes puntos A, B y C tanto en el entono eal como en el entono vitual. En el vitual, conocemos las coodenadas catesianas especto al sistema de efeencia del diseño {}, que denotaemos po el subíndice. Po su pate, en el entono eal conocemos la posición de los tes puntos especto al sistema de coodenadas {} (también conocido como ORL asociado al obot, que denotaemos con el subíndice. A pati de estos puntos podemos defini un sistema de efeencia ligado a la pieza y con oigen uno de los puntos, tanto en el entono eal como en el vitual. A estos sistemas de efeencia los denotaemos como {P } y {P } espectivamente. Paa calculalos nos basta con defini en cada caso tes vectoes u, v y w que fomen una base otogonal, lo cual es posible a pati de tes puntos: dos vectoes podemos calculalos como los vectoes difeencia ente los puntos, mientas que el teceo lo calculamos como el poducto vectoial de ambos. Una vez que hemos calculado estos sistemas de efeencia ligados a la pieza, tenemos deteminada la tansfomación T P de {} a {P } en el entono eal, y la tansfomación T P de {} a {P } en el entono vitual. Po lo tanto, conocida la posición de un punto p i cualquiea de la pieza especto a los sistemas de efeencia ORL {} o de diseño {}, podemos detemina su posición especto a los sistemas de efeencia ligados a la pieza en sendos entonos. Es deci: P P p p i i = = ( TP pi ( ( TP pi (6

5 El último paso consiste en liga ambas cosas: puntos en la pieza vitual y puntos en la pieza eal. Paa ello hemos desaollado un modelo vitual en de la pieza matiz de dimensiones y foma idéntica a las de la pieza eal. Teniendo en cuenta este hecho, dado cualquie punto p i genéico po el cual deba pasa la pieza en el entono vitual (es deci, dado p i, podemos calcula su coespondiente Pw p i. Y como este punto coincide con el de la pieza eal, es deci: P P p p i i = (7 esulta que, igualando las ecuaciones ( y (6 y despejando, obtenemos que: p i = T P ( TP pi (8 En esumen, mediante esta ecuación tan simple podemos conveti los puntos po los que pasa la fesa en el entono CA a puntos donde posiciona la heamienta del obot en la ealidad. Es fundamental ealiza estos cálculos con mucha pecisión paa que exista una equivalencia total ente la posición y la oientación iniciales de la heamienta en la ealidad y las definidas en el diseño, de foma que la tayectoia de cote definida en el diseño se ejecute en la ealidad sobe la pieza de patida, obteniéndose como esultado final el cote deseado. Ésta localización inicial vitual es deteminada al taza la tayectoia de cote en el módulo de CN del sistema CA/CAM. Aunque es totalmente configuable, genealmente suele se un punto sepaado unos cm. del cento de la pieza en diección nomal a la misma.. COMPOSICIÓN E LA TRAYECTORIA RESPECTO AL PUNTO INICIAL Como se ha comentando en el punto anteio, la tayectoia definida en el pogama en lenguaje simbólico está efeida a un sistema de efeencia popio del diseño. Paa que sea útil es necesaio efei la tayectoia especto a la posición y oientación iniciales de la heamienta. Esto se consigue utilizando las matices de tansfomación homogénea, que pemiten ealiza una taslación y una otación mediante una simple opeación de multiplicación de matices. En conceto, si llamamos T H a la matiz de tansfomación homogénea que contiene la posición y oientación iniciales de la heamienta, efeida al sistema de efeencia ORL ligado al obot, y O T Pj con j={,, N} a cada uno de los N puntos que componen la tayectoia de cote, efeidos especto al sistema de efeencia del diseño, la nueva tayectoia de cote efeida al sistema de efeencia ORL viene dada po: O TP = T j H T (9 P j Nótese que paa ealiza esta opeación ha sido necesaio conveti peviamente la epesentación geomética de cada punto desde el fomato que tuviea a su expesión equivalente mediante una matiz de tansfomación homogénea. Paa el caso de T H, como su fuente ea el contolado del obot, el fomato oigen ea XYZeuleZYZ y la tansfomación a aplica viene dada po las ecuaciones: T H = R H X Y Z donde la matiz de otación viene dada po: R H c c c s s = s c c + c s s c c s c c siendo s X = sin(x y c X = cos(x. s s s s s c c c c s c s c ( ( En el caso de O T Pj con j={,, N}, la fuente ea el pogama en lenguaje simbólico, po lo que los puntos estaban en fomato XYZvecto. En este caso, la convesión había que ealizala en pasos: pimeo debíamos pasa del fomato XYZvecto al fomato XYZeuleZYZ usando las siguientes ecuaciones. O T P = [ X Y Z ] T ( donde los ángulos de la epesentación ZYZ de Eule valen, espectivamente: = Atan( j, i ( j = Sin i Cos ( si Sin( ( si Sin( >.. ( = ( Posteiomente, usando ( obteníamos la epesentación en foma de matiz de tansfomación homogénea. Nótese en ( que el valo de la otación especto al nuevo eje Ẑ esultante de hace los gios anteioes se toma igual a ceo puesto que, al coincidi con la otación de la fesa, este gado de libetad no se emplea.

6 . CHEQUEO E LA ALCANZABILIA Una funcionalidad fundamental de la que debía dispone la aplicación infomática desaollada ea la posibilidad de simula la tayectoia de cote en el PC antes de ejecutala, de tal foma que si alguno de los puntos de la misma no fuea alcanzable, ésta no se tazaa, consiguiéndose así un ahoo de tiempo consideable y evitando posibles complicaciones con el manipulado. En este caso, si la falta de alcanzabilidad no se debe a que la pieza diseñada es de unas dimensiones excesivas paa el manipulado empleado, bastaía con cambia la posición inicial de la pieza matiz -y po tanto el punto de patida de la heamienta- y ecalcula la alcanzabilidad de la nueva tayectoia tantas veces como fuea necesaio, peo sin necesidad de ejecutala cada vez. El citeio seguido paa discimina si un punto de la tayectoia es alcanzable o no consiste en compoba si el valo de cada una de las seis vaiables aticulaes se encuentan dento de su ango alcanzable. Estos datos, que se conocen de las especificaciones cinemáticas del obot, se muestan a continuación en la tabla. Coodenada aticula Valo mínimo (º θ -6 6 θ - θ -.. θ -7 7 θ - θ Valo máximo (º Tabla : Rango de valoes alcanzables paa las vaiables aticulaes del manipulado RX-9. Po consiguiente, paa pode compoba si un punto de la tayectoia ea alcanzable necesitamos obtene el valo de las vaiables aticulaes del obot conocidas la posición y la oientación de la heamienta en el espacio catesiano. Paa ello debemos esolve el poblema cinemático inveso en ese punto empleando como datos los valoes de la epesentación en foma de matiz de tansfomación homogénea. En conceto, esolveemos el modelo cinemático inveso paa un obot manipulado tipo PUMA [], que son un caso singula debido a que poseen una muñeca (aticulaciones de la cadena cinemática que unen el bazo y la heamienta esféica, que se caacteiza poque los ejes de las aticulaciones de la muñeca se cotan en un punto. Esta configuación pemite simplifica el análisis cinemático ya que desacopla el poblema del posicionamiento de la gaa del poblema de la oientación de la misma. Resolve el poblema cinemático inveso consiste, po tanto, en esolve la siguiente tansfomación: T = 6 = T ( θ T ( θ T ( θ T ( θ T ( θ T ( θ X Y = Z 6 6 (6 La solución geneal de este poblema paa un manipulado tipo PUMA viene dada po: siendo siendo ( Y, X Atan ( d ± X + Y d ( a, d Atan ( K ± a + d K θ A + (7 θ = A tan = tan, θ (8 = Atan, X K = + Y θ θ + Z a a a d θ = (9 [( a a c Z ( c X + s Y ( d a s ( a s d Z ( a + a c ( c X + s Y ], θ = Atan ( s + c, ( c c s c + s θ = Atan ( s c (, siendo s = ( c c c + s s ( s c c c s + ( s c c = ( c s ( s s ( c θ = Atan ( s c ( 6 6, siendo s6 = ( c c s s c ( s c s + c c + ( s s c6 = [ ( c c c + s s c c s s] + + [ ( s c c c s c s s s] ( s c c + c s donde s j = sin(θ j, c j = cos(θ j y a, a, d y d son los paámetos enavit-hatenbeg [] caacteísticos del manipulado. En nuesto caso debemos paticulaiza el modelo con los paámetos -H del obot manipulado empleado, el Staübli RX-9. Estos valoes se muestan en la tabla. 6

7 Aticulación i- a i- (mm d i (mm (º θ -9 θ θ -9 θ 9 θ 6-9 θ 6 Tabla : Paámetos -H del obot Staübli RX-9. Una vez que hemos obtenido los valoes de las vaiables aticulaes θ i con i={,, 6} y hemos veificado que están dento del ango alcanzable paa todos los puntos de la tayectoia, ya estamos en disposición de envia la tayectoia al contolado, que se encagaá de ejecutala. Po el contaio, en el caso de que algún punto no fuese alcanzable, se mostaía un aviso y la tayectoia no seía enviada al contolado. En este caso, seía labo del opeado einicia el poceso fijando una nueva posición inicial de la pieza matiz.. EJECUCION E LA TRAYECTORIA Antes de tansmiti la tayectoia desde el PC hasta el contolado del obot a tavés del pueto seie es necesaio adapta los puntos desde su epesentación mediante matices de tansfomación homogénea al fomato XYZeuleZYZ, que es el único que entiende el contolado. Paa ello es necesaio esolve las siguientes ecuaciones: θ i coodenadas catesianas. Además, pemite contola gan cantidad de paámetos elacionados con dichas tayectoias, como po ejemplo paámetos estáticos (tales como definiciones geométicas, posiciones..., paámetos dinámicos (velocidades, aceleaciones, paadas pogamadas... e incluso las comunicaciones y peiféicos asociados (pincipalmente constituidos po entadas y salidas tanto digitales como analógicas, contol de ejes adicionales... IMPLEMENTACIÓN En la figua puede obsevase que el sistema empleado consta de un obot manipulado Staübli de la seie RX-9 con su coespondiente contolado CS7 [9], donde se encuentan las tajetas encagadas de contola la posición de los sevomotoes mediante distintos bucles de ealimentación. También consta de un odenado PC compatible donde se diseñan las piezas empleando una heamienta CA/CAM y donde se ejecuta la aplicación desaollada que sive como intefaz. Po último, el sistema de cote está fomado po una fesadoa neumática, una electoválvula que pemite el contol de la fesadoa desde el contolado del obot, y un gupo de filtaje que soluciona el poblema de la acumulación de agua de condensación en la fesa. = Atan Si < < 8º = Atan = Atan (, ( +, (, ( En caso de que = ó =8º la solución es degeneada, y sólo puede calculase la suma o la difeencia de y. Eligiendo = se obtienen las soluciones: =, =, = Atan ( (, =, = 8º, = Atan ( ( Finalmente, después de tansmiti la tayectoia hacia el amaio de contol es necesaio ejecutala. e esto se encagaá un softwae popio del contolado llamado V_TRAJSIG [8]. El opeado sólo debe encagase de configualo de foma adecuada y de pasale datos válidos. V_TRAJSIG es un pogama paa los obots Staübli de la seie RX ceado en el lenguaje de pogamación VAL+. La función de este pogama consiste básicamente en la geneación y el seguimiento de tayectoias a pati de puntos de efeencia en, Figua : Esquema de los componentes del sistema utilizado. El RX-9 es un obot de tipo bazo antopomófico sevocontolado con posibilidad de especifica completamente la tayectoia a segui po el extemo. Como se ha indicado anteiomente, este obot posee seis gados de libetad coespondientes a sus seis aticulaciones de otación, de las cuales tes son utilizadas paa posicionase en el espacio. Las otas tes se emplean paa oienta la heamienta situada en el extemo y se encuentan localizadas en la muñeca.

8 Como puede apeciase en la figua, paa ealiza el cote se ha colocado una fesadoa neumática en el extemo sustituyendo la gaa del manipulado. El útil de cote empleado debe adaptase al mateial del que está compuesto el stock, que puede se fiba de cabono, titanio o cualquie oto de los utilizados nomalmente en el secto aeonáutico. Figua : Robot manipulado con la fesadoa neumática acoplada. Con el objetivo de se capaz de acciona la fesa diectamente desde el contolado se ideó un sistema fomado po una electoválvula contolada po medio de una de las salidas digitales de las que dispone el contolado del obot. Esta electoválvula se encuenta instalada a continuación del engasado, y se conecta a tavés de un tubo flexible con la fesadoa. La elección de la electoválvula se ealizó en base a vaios citeios: la válvula debía se del tipo ceada en posición básica; el ango de pesión del sistema de aie compimido disponible en el laboatoio oscilaba ente los cinco y los ocho baes; el nivel y el tipo de tensión de la bobina se escogieon teniendo en cuenta que el amaio de contol disponía de una salida de tensión continua de V, así como de salidas digitales de tipo elé, po lo que se optó po una electoválvula activada po bobina de V de coiente continua; el caudal de aie consumido po la heamienta ea infeio a los l/min. Teniendo en cuenta todas estas consideaciones, se escogió la electoválvula de / vías MNH--/-MS de la maca FESTO. Paa adapta la fesadoa a la muñeca del obot ha sido necesaio diseña una estuctua de acoplamiento [6]. Este sistema debía cumpli tes pemisas básicas: debía se ligeo (ya que la caga máxima del manipulado es de 6 kg. peo a su vez lo suficientemente obusto paa que no se podujean impecisiones en el movimiento; debía se simple y su coste no podía se excesivamente alto; y finalmente, la tansfomación cinemática ente el extemo del manipulado y el punto de opeación de la heamienta debía se lo más sencilla posible. La solución adoptada consistió en una estuctua de tes piezas en aluminio con geometía cilíndica, con lo que la tansfomación queda educida a un desplazamiento (de unos 7mm. dependiendo del decalaje de la fesa en el eje Z del sistema de efeencia asociado al extemo del manipulado (sistema de efeencia TOOL en la pogamación del obot. Un último poblema que tuvo que se esuelto con especto a la fesadoa neumática fue la apaición de agua de condensación a la salida de la fesa, lo cual ea muy pejudicial paa la fesa y el sistema en geneal ya que povocaba una ápida oxidación del mismo. Paa solucionalo se añadió un gupo de filtaje fomado po una válvula manual de entada de / vías de la maca SMC modelo EVHS - F que aislaba el conjunto de la instalación, un elemento deshumidificado modelo EA -F de la maca SMC encagado de elimina el agua de condensación (que dispone además de un egulado de la pesión y de un manómeto que nos pemite ajusta y contola la pesión en función de la aplicación, y un elemento engasado SMC EAL -F cuya misión ea lubica el aie a la salida de éste con el objeto de mejoa la consevación de la heamienta. Como se mencionó anteiomente en la intoducción, el objetivo de este poyecto es la automatización del cote de piezas ligeas de aviación. Genealmente, estas piezas son supeficies cuvas de un goso de unos pocos centímetos. Paa el diseño de estas piezas hemos empleado una heamienta CA/CAM que suele utilizase con asiduidad en el mundo del diseño aeonáutico. La geneación de las tayectoias necesaias paa ealiza el mecanizado de las mismas se ealiza mediante el módulo de CN de dicha solución infomática, configuado paa tabaja con máquinas de CN de cinco gados de libetad, que es pecisamente lo que necesitamos debido a que de los seis gados de libetad que nos ofece el manipulado no utilizamos el que constituye la otación de la fesa. Éste módulo nos pemite, además, defini tanto la geometía de la heamienta de cote, con lo que las coecciones po heamienta ya son tenidas en cuenta a la hoa de genea los puntos de la tayectoia, como los puntos de apoximación y alejamiento, lo que nos evita tene que cea dichos puntos manualmente, además de aseguanos un meno iesgo de colisión al detemina po donde comenzaá a ejecuta la tayectoia el obot.

9 El esultado final del diseño de la pieza y de la definición de su tayectoia de cote es un pogama de CN en lenguaje simbólico. En nuesto caso paticula, se ha utilizado un postpocesado paa APT en el módulo de CN de la heamienta CA/CAM. Se ha pefeido este lenguaje univesal al código ISO de algún CN en paticula puesto que de este modo seía posible pati de cualquie ota fuente que genease un achivo APT tatado con el mismo postpocesado. El postpocesado elegido nos genea un achivo donde las tayectoias son guadadas como una secuencia de puntos, que están fomados po las tes coodenadas del punto y tes coodenadas que epesentan la oientación de la heamienta en el espacio. Paa obtene la tayectoia basta con intepola tanto las coodenadas del punto como las de la oientación. A pati de estos ficheos en lenguaje APT, la aplicación desaollada se encaga de simula la tayectoia ealizando los cálculos intemedios necesaios y, en caso de que sea totalmente viable, adapta la epesentación geomética de los puntos de la misma al fomato entendible po el contolado y ejecuta el softwae de seguimiento de tayectoias V_TRAJSIG. CONCLUSIONES En este atículo se pesenta una aplicación infomática desaollada con el objetivo de automatiza el cote de piezas en tes dimensiones. Este softwae tiene un amplio abanico de posibilidades de uso, pues no sólo se educe al cote de piezas ligeas de aviación, sino que también es útil, po ejemplo, paa el cote de cualquie oto tipo de mateial sin más que cambia el útil de cote, o paa la aplicación de adhesivos o siliconas a lo lago de un contono sin más que cambia la heamienta de tabajo. Se petende pesenta el poyecto a una empesa dedicada al mecanizado de piezas paa el secto aeonáutico. No obstante, los esultados obtenidos hasta el momento son bastante satisfactoios en cuanto a pecisión y calidad de acabado de cote. Además, la aplicación se ejecuta a una velocidad elevada, de foma que el tiempo de cálculo necesaio esulta despeciable fente al tiempo empleado en tansmiti la infomación po el pueto seie y ecibi las coespondientes confimaciones po pate del contolado. A pesa de estos logos, éste no es un poyecto ceado. ebido a su alto inteés páctico, actualmente se está tabajando en algunas mejoas del sistema. Po ejemplo, paa el cálculo de la posición inicial de la heamienta se está estudiando el empleo de un sistema de visión estéeo [] que pemita conoce la localización tanto de la pieza matiz sobe la que se va a ealiza el cote como del extemo de la heamienta con un eo infeio a.mm. Con esta mejoa se evitaía tene que enseña al manipulado las posiciones necesaias paa calcula la posición y oientación iniciales de la heamienta comentadas en el subapatado., aceleando todo el poceso de cote. Ota mejoa impotante consistiía en añadi a la aplicación un sopote paa bases de datos de tal foma que pudiean almacenase vaias tayectoias de cote, con lo que no haía falta ecalculalas cada vez en caso de que el manipulado tabajaa con distintos tipos de piezas. Finalmente, paa el caso de piezas de titanio o de oto mateial más duo que la fiba de cabono, seía necesaio ealiza el cote en vaias pasadas o incluso se podía incopoa una heamienta láse. Agadecimientos Los autoes desean agadece al MCyT la financiación de este tabajo con cago al poyecto de investigación PI--C-. Refeencias [] Baientos, A. y otos (997 Fundamentos de Robótica. Mc Gaw-Hill. [] Caig J.J. (986 Intoduction to Robotics. Mechanics and Contol. Addison esley. [] Fu K.S., González R.C. y Lee C.S.G (988 Robótica: contol, detección, visión e inteligencia. McGaw-Hill. [] Gacía Floido J.C. ( Análisis teóico e implementación de un sistema de calibación esteeoscópico. Poyecto fin de caea. Univesidad de Sevilla. [] González Núñez, J. (986 El contol numéico y la pogamación manual de las máquinas heamienta con contol numéico. Umo. [6] Vegas Conejo A. (X Automatización del cote de piezas en dos y tes dimensiones mediante el uso del obot Staübli RX-9. Poyecto fin de caea. Univesidad de Sevilla. [7] Manual Staübli RX-9. Staübli Española, S.A. [8] Manual de V_TRAJSIG. Staübli Española, S.A. [9] Manual del amaio de contol CS7. Staübli Española, S.A.