BR112014019640B1 - sistema e método automatizados para unir partes de um chassi - Google Patents

Abstract

SISTEMA E MÉTODO AUTOMATIZADOS PARA UNIR PARTES DE UM CHASSI. Um aspecto da presente invenção refere-se a um sistema automatizado para unir pelo menos duas partes de um chassis, que compreende pelo menos um dispositivo de acionamento (3) adaptado para mover, pelo menos, uma parte no espaço "XYZ" com três graus de liberdade; uma unidade de controle central (5) adaptada para controlar cada um dos dispositivos de acionamento (3) como uma função de uma pluralidade de dados obtidos através de uma pluralidade de sensores (7). A dita pluralidade de sensores (7) pode determinar continuamente, em cada parte da estrutura, uma pluralidade de pontos-chave (A, B, C ), que é unívoca para cada parte. A referida unidade de controle central (5), em função dos dados obtidos a partir da referida pluralidade de sensores (7), ativa o referido pelo menos um dispositivo de acionamento (3) a fim de aproximar e unir as referidas, pelo menos, duas partes, enquanto monitora, através da referida pluralidade dos sensores (7), a posição relativa entre a referida pluralidade de pontos-chave (A, B, C) das referidas partes e a posição absoluta das referidas partes no espaço "XYZ". Um segundo aspecto da presente invenção refere-se a um método, associado com o referido sistema de união (...).

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um sistemaautomatizado para unir estruturalmente pelo menos duas partes principais que constituem o chassi de um veículo ou a fuselagem de uma aeronave ou o casco de um barco. O referido sistema pode automática e continuamente lidar com todas as etapas do método relacionado para a união das partes. O sistema pode lidar com toda a cadeia cinemática/mecânica para a fabricação do referido veículo, aeronave ou embarcação.

[0002] O método associado de conjunto diz respeitoàs etapas realizadas pelo sistema para a montagem de partes do chassi ou da fuselagem ou casco, cujas etapas são realizadas automaticamente e são altamente reprodutíveis.

[0003] De preferência, o referido sistema e o métodorelacionado são aplicáveis à fabricação de fuselagem de aeronaves juntando pelo menos duas seções da fuselagem.

[0004] Sabe-se que a montagem das seções de umafuselagem de aeronaves é uma tarefa muito complexa, que exige muito controle, a fim de criar uma aeronave capaz de passar nos testes de resistência de vôo. Na verdade, se essas seções não são devidamente montadas, a aeronave resultante irá sofrer problemas de estabilidade e aerodinâmica, o que pode por em perigo a utilização da aeronave, assim, montada.

[0005] Sistemas para unir pelo menos duas seçõesda fuselagem são conhecidos, os quais compreendem uma pluralidade de sensores adaptados para facilitar as etapas de posicionamento, movendo e juntando as referidas seções, as quais são levadas a cabo pelo pessoal de montagem. Na verdade, a maioria das etapas de métodos para a fabricação de uma aeronave descritas na técnica anterior são realizadas por mão-de-obra humana com a ajuda de dispositivos electromecânicos e sensores de várias naturezas.

[0006] Por este motivo, quando da fabricação deuma aeronave, os erros podem ocorrer devido à componente humana durante a execução de uma ou mais etapas do processo para a montagem e união das seções de aeronaves.

[0007] Dispositivos automáticos são conhecidos osquais são adaptados para executar uma ou mais etapas do processo para a fabricação de uma aeronave. Os referidos dispositivos são supervisionados por um operador de montagem. Portanto, a fim de se juntar as seções de uma aeronave, o operador terá de supervisionar uma pluralidade de dispositivos automáticos. A fabricação de uma aeronave em conformidade com as normas de montagem fortemente depende das habilidades do operador de montagem, que está encarregado de coordenar os vários dispositivos e possivelmente também supervisionar todas as operações executadas manualmente.

[0008] Um método deste tipo acaba por ser muitodispendioso, pois requer a utilização de muitos dispositivos eletromecânicos que devem ser feitos para interagir um com o outro, e também devido ao grande número de operações manuais envolvidas. Além disso, esse método também é dispendioso em termos de tempo de produção por aeronave, porque as várias etapas devem ser supervisionadas pelo responsável, embora com a ajuda de sensores de vários tipos, que devem supervisionar todos os aspectos críticos do processo de produção de aeronaves.

[0009] Finalmente, este tipo de método, cujaimplementação requer um componente humano, introduz uma variável incerta que torna o método dificilmente reproduzível e que, em termos probabilísticos, causa grande incerteza quanto ao resultado do mesmo. Essa incerteza implica em aumento dos custos médios de produção de aeronaves.

[00010] É também de salientar que cadadispositivo eletromecânico usado para implementar o método introduz uma incerteza intrínseca nas operações. Tal incerteza acrescenta-se às incertezas dos outros dispositivos eletromecânicos, porque os sistemas conhecidos na arte não incluem um sistema de controle central capaz de coordenar tais dispositivos electromecânicos para eliminar os erros, de modo a reduzir a incerteza de todo o sistema e, em consequência, do método de fabricação.

[00011] Erros de união são também devido a fatores físicos intrínsecos, tais como expansão térmica ou mecânica das peças metálicas, dependendo da temperatura e da umidade presente no local em que o processo de montagem está sendo efetuado.

[00012] São também conhecidas verificações a serem feitas na união por meio de medições de laser tomadas em instantes discretos durante a execução do método de união.

[00013] O documento FR2821778A1 divulga os recursos do preâmbulo da Reivindicação 1.

[00014] No entanto, tais verificações não garantem a repetibilidade da união e o alinhamento correto de todos os pontos-chave necessários para unir corretamente as partes.

[00015] A presente invenção visa resolver os problemas acima mencionados, proporcionando um sistema para unir pelo menos partes principais de um chassi ou de uma fuselagem da aeronave ou de um casco de barco, que o sistema possa controlar automaticamente e controlar uma pluralidade de dispositivos de atuação através de uma unidade de controle central como uma função dos dados obtidos a partir de uma pluralidade de sensores.

[00016] A presente invenção também tem por objetivo resolver os problemas acima referidos por meio da implementação de um novo método para unir pelo menos duas partes principais ou seções de uma maneira totalmente automática, permitindo o re-alinhamento de todos os pontos-chave para o objetivo de assegurar a repetibilidade da união entre as partes ou seções principais.

[00017] Um aspecto da presente invenção refere-se a um sistema automatizado para unir pelo menos duas partes principais de um chassis ou de uma fuselagem ou um casco, que têm as caraterísticas enunciadas na reivindicação independente 1 anexa.

[00018] Um outro aspecto da presente invenção refere-se a um método para unir automaticamente, pelo menos, duas partes principais ou seções, que têm as caraterísticas estabelecidas na Reivindicação independente 5 de método.

[00019] Caraterísticas auxiliares e etapas da presenteinvenção são estabelecidas nas reivindicações dependentes anexas.

[00020] As caraterísticas e vantagens do sistema automatizado e do processo associado de acordo com a presente invenção vão tornar-se mais evidentes a partir da seguinte descrição de, pelo menos, uma forma de realização e dos desenhos anexos, em que:A Figura 1 é uma vista em planta esquemática de um sistema de união de acordo com a presente invenção;A Figura 2 é uma vista em perspectiva geral de uma concretização do sistema de união de acordo com a presente invenção;As Figuras 3A e 3B mostram o dispositivo de acionamento; em particular, a Figura 3A mostra uma forma de realização de um dispositivo de acionamento, e a Figura 3B mostra um detalhe de uma coluna;A Figura 4 mostra um fluxograma de uma realização do método de união de acordo com a presente invenção;As Figuras 5A, 5B são vistas em perspectiva que mostram a execução das etapas g) e h) do fluxograma da Figura 4, implementado pelo sistema mostrado nas Figuras 1 e 2, para unir uma seção dianteira de uma fuselagem de aeronaves, em que a Figura 5A mostra a etapa g), e a Figura 5B mostra a etapa h); A Figura 6 é uma vista em perspectiva que mostra o posicionamento de uma terceira seção de montagem de uma fuselagem, aplicando o método de união de acordo com a presente invenção;A Figura 7 é um diagrama de blocos dos circuitos de controle que fazem parte do sistema automatizado de acordo com a presente invenção.

[00021] Com referência aos desenhos acima mencionados, o sistema automatizado para unir pelo menos duas partes de um chassis, por exemplo, de um veículo ou de uma aeronave ou de um barco, compreende pelo menos um dispositivo de acionamento 3, de preferência, pelo menos, uma parte, que é adaptado para mover, pelo menos, uma parte no espaço "XYZ" com três graus de liberdade; uma unidade de controle central 5, adaptada para controlar cada um dos dispositivos de acionamento 3, como uma função de uma pluralidade de dados obtidos através de uma pluralidade de sensores 7.

[00022] A dita pluralidade de sensores 7 pode determinar continuamente, em cada parte da estrutura, uma pluralidade depontos-chave (A, B, C), que são unívoca para cada parte.

[00023] Para os fins da presente invenção, aexpressão "medição feita continuamente" refere-se a uma medição feita deuma forma contínua ao longo do tempo, durante as etapas do método deacordo com a presente invenção, isto é, não apenas em instantes discretos.

[00024] A referida unidade de controle central 5, de acordo com os dados obtidos a partir da referida pluralidade de sensores 7, ativa o referido pelo menos um dispositivo de acionamento 3, a fim de aproximar e conectar as ditas partes, durante a monitorização, através da referida pluralidade de sensores 7, a posição relativa entre a referida pluralidade de pontos-chave (A, B, C) das referidas partes, e a posição absoluta das referidas partes no espaço "XYZ".

[00025] De acordo com a forma de realização preferida do sistema, mostrado nas Figuras 1 e 2, o sistema automatizado é adaptado para unir, pelo menos, duas seções "T" de uma fuselagem de uma aeronave em "V" e compreende, para cada seção “T”, pelo menos um dispositivo de acionamento 3 adaptado para mover as referidas seções “T” no espaço "XYZ" com três graus de liberdade, e uma unidade de controle central 5 adaptada para controlar cada um dos dispositivos de acionamento 3, como uma função de uma pluralidade de dados obtidos a partir de uma pluralidade de sensores 7. A referida pluralidade de sensores 7 pode determinar continuamente a referida pluralidade de pontos-chave (A, B, C) em cada seção “T”. A referida uma unidade de controle central 5, com base nos dados obtidos a partir da referida pluralidade de sensores 7, ativa o referido pelo menos um dispositivo de acionamento 3, a fim de mover as referidas seções “T”, por exemplo, para aproximar e unir as referidas seções “T”. Através da referida pluralidade de sensores 7, a posição relativa entre a pluralidade dos pontos- chave (A, B, C) e a posição absoluta das referidas seções “T” em espaço (XYZ) são monitoradas enquanto cada seção está sendo movida por, pelo menos, um dispositivo de acionamento 3.

[00026] Uma pluralidade de pontos-chave (A, B, C) pode ser univocamente associada com cada seção “T”, cujos pontos-chave representam os pontos que devem ser medidos e / ou controlados pela referida pluralidade de sensores 7 para o propósito de permitir que unidade de controle 5 mova seções individuais "T" por meio de dispositivos de atuação disse 3. Os referidos pontos-chave (A, B, C), devidamente monitorados e processados, permitem que seções "T" sejam adequadamente movidas e unidas dentro das tolerâncias mecânicas e aerodinâmicas.

[00027] Os ditos pontos-chave são divididos em:- pontos de referência "A", que representam pontos de referência de seção que são importantes para o alinhamento relativo entre as seções "T"; - pontos de elevação "B", que representam pontos onde um andaime ou base 2 é fixado à seção “T"; o dito andaime ou base 2 sendo a interface entre a seção e o dispositivo de acionamento 3;- pontos de verificação "C", que identificam a posição correta da seção "T" para o processo de união;- ponto "D", que identifica o ponto em que o referido andaime ou base 2 vai encostar contra o referido dispositivo de acionamento 3.

[00028] Na forma de realização mostrada nas Figuras 3A e 3B, cada dispositivo de acionamento 3 compreende, pelo menos, uma coluna 31, apropriada para suportar e mover pelo menos uma seção de fuselagem ”T”, de modo a assegurar uma união correta entre as seções “T”. O referido dispositivo de acionamento 3 permite mover a seção “T” por associação com os mesmos graus de liberdade, de preferência, três graus de liberdade. Cada coluna 31 compreende pelo menos um suporte ou braço 310 adaptado para suportar a referida seção.

[00029] Cada suporte 310 compreende, por sua vez, pelo menos um ponto de suporte 311, onde o ponto "D" de contato entre o andaime ou base 2 e um dispositivo de acionamento 3 está localizado. O referido andaime ou base 2 é, por sua vez fixado a pelo menos um ponto de elevação "B" da seção “T”, como acima mencionado. O referido ponto de suporte 311 é de preferência um alojamento, por exemplo, de forma hemisférica, adaptado para alojar um atacante posicionado no ponto "D" de andaime 2 e tem uma forma complementar ao referido alojamento. A fim de fixar o andaime 2 no dispositivo de acionamento 3, em particular no ponto de suporte 311, o suporte ou braço 310 compreende, pelo menos, um mecanismo de retenção 312 adaptado para bloquear soltavelmente o andaime 2. Preferência, o referido pelo menos um elemento de retenção 312 é um grampo, o qual está movido em coordenação com os movimentos do dispositivo de acionamento inteiro 3.

[00030] A possibilidade de deslocar o referido suporte ou braço 310, através de um atuador não mostrado nos desenhos, juntamente com a presença de pelo menos um ponto de suporte 311, permite o acesso às torções internas e tensões da seção “T”.

[00031] A referida pelo menos uma coluna 31 pode variar a altura do dito ponto de suporte 311, levantando o referido suporte 310. Preferencialmente, o referido suporte ou braço 310 pode ser estendido ao longo de um eixo vertical, "Z", por exemplo, através de uma guia (não mostrados em detalhe) composta na coluna 31 em si. A extensão do dito braço 310 garante o primeiro grau de liberdade.

[00032] Em formas de realização não representadas nos desenhos, a referida coluna 31 é telescópica ou deslizante, automaticamente, ao longo de um eixo vertical “Z".

[00033] Na concretização mostrada nas Figuras 1 e 2, cada dispositivo de acionamento 3 compreende três colunas 31, adequadamente dispostas de tal maneira para suportar adequadamente a seção “T”. Por exemplo, como mostrado na Figura 3A, duas colunas estão alinhadas ao longo de um primeiro eixo "Y" perpendicular ao eixo vertical "Z"; de preferência, as duas colunas exteriores 31' estão alinhadas ao longo do referido primeiro eixo "Y", enquanto que a terceira coluna 31", interposta entre as referidas duas colunas exteriores, é deslocada em relação ao referido eixo "Y", por exemplo, localizado na parte da frente ao longo de um segundo eixo "X" perpendicular ao eixo vertical "Z" e o primeiro eixo "Y".

[00034] Pelo menos uma das referidas colunas incluídas no dispositivo de acionamento 3 pode mover-se em primeiras guias adaptadas 30 ao longo do referido segundo eixo "X", acionado por um atuador não mostrado. O movimento de colunas 31 na segunda guia 30 garante o segundo grau de liberdade.

[00035] O referido suporte ou base 310 é movido por meio de um atuador, não mostrado, o qual está adaptado para dar, pelo menos, o terceiro grau de liberdade para o dispositivo de acionamento 3, por exemplo, por meio de movimentos de rotação ou rototranslational do ponto de suporte 311.

[00036] Preferivelmente, cada dispositivo de acionamento, mais especificamente, de cada coluna 31, é movido com três graus de liberdade, por meio de uma pluralidade de motores elétricos, cada um controlado pela referida unidade de controle central 5.

[00037] As referidas colunas 31 são controlados, quando se deslocam na referida guias 30 ao longo do referido segundo eixo "X", pela referida unidade de controle central 5.

[00038] O referido sistema de união de acordo com a presente invenção compreende, pelo menos, uma plataforma 6 adaptada para permitir que o operador se aproxime da fuselagem de aeronaves "V", a fim de fazer a união, ou para verificar a qualidade do trabalho, ou para conferir alguns erros relatado pela unidade de controle central 5.

[00039] Cada plataforma 6 compreende uma pluralidade de estribos extensíveis 60, que são movidos por meio de atuadores pneumáticos, de preferência aqueles e/ou elétricos, controlados pela referida unidade de controle central 5. Referida pluralidade de estribos 60 está adaptada para se estender quando em utilização, criando assim um percurso contínuo a partir da referida plataforma 6 para, pelo menos, uma parte predeterminada da fuselagem de aeronaves "V". Os estribos 60 podem assumir posições diferentes, adaptando-se, assim, à forma da fuselagem em diferentes alturas ao longo do eixo vertical "Z" e dos diferentes perfis de diferentes aeronaves, de veículos ou embarcações. Tais estribos 60, uma vez utilizados, estão retraídos na plataforma 6, permitindo assim que o sistema de união automática da presente invenção prossiga com as próximas etapas de união. Tais estribos 60 permitem que o operador se aproxime da fuselagem da aeronave com a máxima segurança.

[00040] De preferência, o sistema compreende uma plataforma fixa 61, perto da qual há uma estação de controle 611 e uma plataforma móvel 62, que pode ter uma configuração aberta e uma configuração de trabalho.

[00041] A referida plataforma móvel 62, quando na configuração aberta, permite que várias seções "T" passem de modo a serem posicionadas sobre os dispositivos de acionamento 3, e permite que seções "T" ou toda a fuselagem sejam removidas a partir dos dispositivos de acionamento.

[00042] Quando na configuração de trabalho, a plataforma móvel 62 está próxima de vários dispositivos de acionamento 3, permitindo, portanto, a execução das etapas do método de união de acordo com a presente invenção.

[00043] A estação de controle 611 compreende uma interface entre o operador e uma unidade de controle central 5, que permite a emissão de ordens para a execução do método de união. A dita estação de controle 611 posicionada de forma a permitir a visibilidade completa da área, aumenta ainda mais o nível de segurança para o pessoal, o método de união e as peças que estão sendo processadas.

[00044] A unidade de controle central 5 executa o controle contínuo com um circuito fechado de realimentação duplo e pode controlar a referida pluralidade de sensores 7 e a referida pluralidade de dispositivos de acionamento 3 através de uma rede de transferência de dados. Um diagrama de blocos de várias interações entre a unidade de controle central 5 e o sistema da presente invenção é mostrado, por exemplo, na Figura 7.

[00045] Dependendo das seções "T” a serem unidas, a unidade de controle central 5 pode, graças ao circuito duplo feedback, encontrar a posição ideal de várias seções "T", com base em dados reais obtidos a partir da pluralidade de sensores 7, de dados teóricos associados com diferentes seções "T", e de tolerâncias aerodinâmicas e mecânicas especificadas.

[00046] A unidade de controle central 5, por exemplo, implementada através de um PLC, permite movimentos coordenados de todos os dispositivos de acionamento 3 para obter um alinhamento ótimo entre as seções.

[00047] A dita pluralidade de sensores 7 compreende, pelo menos, um medidor de laser 71 adaptado para medir, com alta resolução e baixa incerteza, as posições relativas e absolutas e distâncias dos vários pontos-chave (A, B, C). Os conceitos essenciais em que a operação do dito medidor de laser 71 se baseia, não serão aqui descritos em detalhe, pois são conhecidos dos peritos na arte.

[00048] Cada medidor de laser 71 está montado de modo móvel em pelo menos um carro 72, que desliza sobre pelo menos uma segunda guia 70, de preferência, disposto ao longo do referido segundo eixo "X". O referido pelo menos um carro 72 é acionado por um motor, de preferência elétrico (não mostrado), controlado pela referida unidade de controle central 5.

[00049] O referido medidor de laser 71 também está equipado com um primeiro atuador (não mostrado), o qual é adaptado para mover o referido medidor de laser 71 ao longo do eixo "Z", e que também é controlado pela dita unidade de controle 5.

[00050] Disse medidor laser de 71 leva continuamente uma pluralidade de medidas no referido pontos-chave, particularmente em pontos de referência "A" e verifica os pontos "c". Os dados destas medições continuamente feitas pelo medidor de laser 71 são transmitidos, por meio de uma rede de transferência de dados 80 para a referida unidade de controle central 5.

[00051] Na concretização mostrada nas Figuras 1 e 2, o sistema de união compreende dois medidores de laser 71, as segundas guias 70 dos quais estão dispostas em paralelo ao longo do segundo eixo "X", entre os quais existe pelo menos um dispositivo de acionamento 3 adaptado para mover pelo menos uma seção “T”. Em particular, entre as referidas segundas guias 70, há três dispositivos de acionamento 3, cada um compreendendo três colunas 31.

[00052] A dita pluralidade de sensores 7 compreende sensores de movimento adaptados para medir os movimentos individuais de cada dispositivo de acionamento 3, em particular de cada coluna 31. Além disso, a referida pluralidade de sensores 7 compreende sensores eletrônicos adaptados para detectar a variação na potência absorvida por cada atuador de cada coluna única 31, de modo a detectar a presença das seções “T” do dispositivo de acionamento único 3. Tais sensores também permitem determinar se as forças são exercidas por erro em cada seção individual por cada coluna única 31, o qual pode danificar a única seção “T” ou toda a fuselagem.

[00053] Cada suporte 310 pode compreender, por exemplo, na área correspondente ao ponto de suporte 311, pelo menos uma célula de carga adaptada para verificar a presença de uma seção de dispositivo de acionamento 3, e, possivelmente, para avaliar a distribuição de peso em várias colunas 31.

[00054] A pluralidade de sensores 7 compreende ainda sensores de temperatura, sensores de pressão e sensores de umidade, de modo a tirar uma foto da situação ambiental ao mesmo tempo de cada união entre duas ou mais partes. Tais dados ambientais, medidos através dos referidos sensores (não mostrados), permitem prever, e, por conseguinte, compensar adequadamente qualquer comportamento físico intrínseco de cada seção “T” dependente das condições ambientais efetivas.

[00055] A referida unidade de controle central 5 está ligada, através da referida rede de transmissão de dados 80, a, pelo menos, uma unidade de armazenamento de dados 8, a qual está adaptada para armazenar, periodicamente ou continuamente, os dados obtidos a partir das seções individuais e entre as junções dos mesmos, para cada aeronave "V". Além disso, a unidade de controle central 5 envia para a referida unidade de armazenamento de dados 8 o número de seções "T" retiradas do armazém e o número de aeronaves fabricadas, associando um código de identificação a cada fuselagem, a fim de garantir a rastreabilidade completa das etapas realizadas para a fabricação da aeronave e os componentes individuais da mesma.

[00056] Os dados armazenados na dita unidade, pelo menos, uma unidade de armazenamento de dados 8 permite que a unidade de controle central 5 recupere os dados relativos aos ditos pontos-chave (A, B, C, D) para cada seção individual “T”, mesmo após a perfuração da seção única "T" ou antes da etapa de calço, em que os calços são nivelados para posicionar corretamente as partes que constituem a seção ou a própria aeronave.

[00057] De preferência, os seguintes dados estão armazenados na referida unidade de armazenamento de dados 8:- geometria de cada seção única "T", em particular os pontos-chave da mesma;- geometria da fuselagem depois de se juntar várias seções "T";- temperatura, pressão e umidade do ambiente;- posição de cada ponto de suporte 311 no espaço "XYZ" para cada coluna única;- cada movimento feito por cada coluna 31 ao longo de cada eixo de movimento;- sistema de referência (Φ' Y' Z') criado a partir dos dados obtidos a partir dos pontos-chave de cada seção única, para a fabricação de cada fuselagem; - história dos alarmes ocorridos durante as etapas do método de união;- diagnóstico completo dos dispositivos incluídos no sistema;- sequência e tempos de execução do método de união;- posição e movimentos de cada estribo de cada plataforma.

[00058] Os dados são armazenados usando um método de codificação de compressão apropriado, não representado aqui em pormenor, a fim de limitar a ocupação da memória.

[00059] O sistema de união automatizado de acordo com a presente invenção compreende ainda dispositivos eletromecânicos para a execução de algumas operações ou etapas para fazer a união entre duas seções “T”, por exemplo, um braço robotizado, pelo menos para a perfuração e queima dos buracos onde o rebitamento ocorrerá nas partes relativas à união.

[00060] O processo para unir automaticamente, pelo menos, duas partes de forma a fabricar um chassis, controlado por uma unidade de controle central 5, compreende as seguintes etapas consecutivas, conforme mostrado a título de exemplo, no diagrama de fluxo da Figura:a) posicionamento de uma primeira parte de um primeiro dispositivo de acionamento 3;b) detecção de uma pluralidade de pontos-chave (A, B, C) da referida primeira parte, e o envio dos dados para a dita unidade de controle central (5);c) criação de um sistema de referência (Φ'Y'Z ') a partir dos dados obtidos na etapa b), como uma função das caraterísticas da referida primeira parte;d) posicionamento de uma segunda parte de um segundo dispositivo de acionamento 3'; e) detecção de uma pluralidade de pontos-chave (A, B, C) da referida segunda parte, e envio dos dados para a referida unidade de controle central 5;f) translação dos dados obtidos na etapa e) para osistema de referência (Φ Y' Z‘) criado na etapa c);g) colocação da referida primeira parte e da ditasegunda parte perto uma da outra através do referido pelo menos um dispositivo de acionamento (3, 3'), enquanto monitora continuamente, através da referida pluralidade de sensores (7), a posição relativa da referida pluralidade de pontos-chave (A, B, C) de cada parte, como processado pela referida unidade de controle central (5);h) união das partes;i) repetição das etapas d)-h) para cada parte adicional do chassi.

[00061] De preferência, o referido método é aplicável para a união de pelo menos duas seções “T” de uma fuselagem de uma aeronave em "V" com a realização das seguintes etapas consecutivas:a) posicionamento de uma primeira seção “T” em um primeiro dispositivo de acionamento 3;b) detecção de uma pluralidade de pontos-chave (A, B, C) da referida primeira seção “T", e o envio dos dados para a dita unidade de controle central (5);c) criação de um sistema de referência (Φ' Y' Z') a partir dos dados obtidos na etapa b), como uma função das caraterísticas da referida primeira seção “T”;d) posicionamento de uma segunda seção de fuselagem ”T” em um segundo dispositivo de acionamento 3';e) detecção de uma pluralidade de pontos-chave (A, B, C) da referida segunda seção “T”, e o envio dos dados para a referida unidade de controle central 5; f) translação dos dados obtidos na etapa e) para osistema de referência (Φ' Y' Z') criado na etapa c);g) colocação da referida primeira seção “T” e dareferida segunda seção “T” perto uma da outra através do referido pelo menos um dispositivo de acionamento (3, 3'), enquanto monitora continuamente,através da referida pluralidade de sensores (7), a posição relativa da referida pluralidade de pontos-chave (A, B, C) de cada seção (T, T’), como processado pela referida unidade de controle central (5);h) união das seções;i) repetição das etapas d) a h) para cada seção adicional "T" da fuselagem.

[00062] De preferência, o método de acordo com a presente invenção compreende ainda as seguintes etapas:- mover cada seção única a uma altura pré-determinada ao longo do eixo "Z";- mover a fuselagem montada;- verificação executada por um operador.

[00063] A seguir descreve-se em detalhe todas as etapas incluídas no método da presente invenção, que é de preferência implementado para a fabricação de fuselagem de aeronaves.

[00064] Antes de cada etapa deposicionamento de uma seção “T” de um dispositivo de acionamento, existe uma etapa de movimento da plataforma móvel 62, na qual a referida plataforma móvel 62 é movida a partir de uma configuração de trabalho para uma configuração aberta, permitindo, assim, que a seção “T” seja movida no sentido do dispositivo de acionamento 3. Uma vez que a etapa de posicionamento tenha sido concluída, uma etapa adicional em movimento é realizada, na qual a referida plataforma móvel 62 é movida a partir de uma configuração aberta de uma configuração de trabalho.

[00065] Depois de ter executado a etapa a) de posicionamento de uma primeira seção “T” em um primeiro dispositivo de acionamento 3, e após a etapa de movimento, uma etapa b) de detecção de uma pluralidade de pontos-chave (A, B, C) é realizada. A referida etapa b) é executada pela referida pluralidade de sensores 7, os quais medem e determinam os pontos de referência "A", os pontos de curso "B", e verificam pontos "C", tal como descritos anteriormente. Estes dados são enviados para a referida unidade de controle central 5. Preferencialmente, a referida unidade de controle central 5 envia os dados relativos aos ditos pontos-chave (A, B, C) recebidos a partir da pluralidade de sensores 7, através da referida rede de transmissão de dados 80, para a referida unidade de armazenamento de dados de 8, em que esses dados são armazenados e univocamente associados com a referida primeira seção “T”. Os dados relacionados com qualquer uma seção “T”, por exemplo, a primeira seção “T”, podem ser feitos a partir da dita unidade de armazenamento de dados 8, a qualquer momento, por exemplo, pela unidade de controle central 5, ou por um computador remoto ligado à rede de transmissão de dados 80. De preferência, cada ponto de referência contido na unidade de armazenamento de dados pode ser solicitado para processamento pela unidade de controle central 5.

[00066] Antes de prosseguir com as etapas seguintes do processo de acordo com a presente invenção, os dados associados com cada seção individual são comparados com os dados teóricos dos desenhos, os quais também foram armazenados, por exemplo, na mesma unidade de armazenamento de dados 8. A unidade de controle central 5 verifica se os dados associados com seção "T" estão em conformidade com os dados teóricos sobre as tolerâncias de projeto especificados, através da realização de uma última etapa de verificação de cada seção, de preferência antes da mesma seção estar posicionado no sistema de união automática de acordo com a presente invenção.

[00067] Esta verificação pode também ser útil para determinar que a seção “T” está prestes a entrar no sistema de união automático, antes de realizar a etapa de movimento de cima, para a finalidade de identificação do dispositivo de acionamento 3, com o qual deve ser associada, e para a determinação e organização do tratamento da referida seção “T” de modo a posicioná-la no interior do sistema.

[00068] Na próxima etapa c) de criação de umsistema de referência (Φ'Y'Z'), o referido sistema de referência pode ser absoluto em relação ao espaço (XYZ), onde o sistema de montagem automatizada está localizado, bem como em relação com respeito à primeira referida seção “T”, já apropriadamente posicionado no sistema de união de acordo com a presente invenção.

[00069] O sistema de referência (Φ'Y'Z') será determinado como uma função do número de colunas 31 incluído no dispositivo de acionamento 3 associado com a referida primeira seção. No caso específico, com três colunas 31, o sistema de referência (Φ'Y'Z') será definido por nove coordenadas espaciais, ou seja, três por coluna 31. Uma vez que o referido sistema de referência (Φ'Y'Z') tenha sido definido, será o sistema de referência impossível modificar até que as etapas do método de acordo com a presente invenção tenham sido completadas, em particular, até que as seções sejam juntadas e toda a fuselagem esteja montada. A determinação de um sistema de referência (Φ'Y'Z ') é útil para simplificar o processamento que deve ser executado pela unidade de controle central 5, a fim de emitir comandos adequados de manipulação para os dispositivos de acionamento individuais 3.

[00070] Depois da etapa c) e antes da etapa d), há de preferência uma etapa de seção “T” se deslocando para uma altura "Z '" predeterminada.

[00071] Subsequentemente, na etapa d), uma segunda seção "T '" é posicionada em um segundo dispositivo de acionamento 3', cuja etapa é substancialmente semelhante à etapa acima mencionada a). Em particular, isto inclui as etapas de mover a plataforma móvel.

[00072] A etapa d) é seguida pela detecção de fase e). Esta etapa de detecção e) é substancialmente semelhante à descrita anteriormente na etapa b), e, portanto, não será descrita adicionalmente.

[00073] Os dados obtidos na referida etapa e) são utilizados na etapa seguinte f) de translação dos dados obtidos no sistema de referência (ΦY'Z '). Durante esta etapa, os dados relativos à dita segunda seção "T '" são processados de tal modo que seja expresso com respeito ao sistema de referência (Φ'Y'Z'), com a finalidade de adequar os dados de cada seção única para o referido sistema de referência.

[00074] De preferência, a referida etapa f) é seguida por uma etapa de mover a seção "T" a uma altura "Z” predeterminada.

[00075] Um outra etapa f1) do primeiro alinhamento é então realizada, em que a referida segunda seção de "T” é movida, por meio de respectivos dispositivos de acionamento 3', de um modo tal que os referidos pontos-chave (A, B, C) da segunda seção "T" tornam-se substancialmente alinhados com os correspondentes pontos-chave da primeira seção “T”, com respeito ao sistema de referência (Φ'Y'Z'). Para os fins da presente invenção, a expressão "substancialmente alinhado" significa que os pontos-chave, úteis para a união das duas seções estão alinhados, dentro dos limites das tolerâncias permitidas, ao longo de eixos paralelos a um eixo do sistema de referência (Φ'Y'Z').

[00076] O alinhamento é possível graças à pluralidade de colunas 31 de cada dispositivo de acionamento, em particular graças ao suporte ou braço 310 e para o ponto de suporte 311, que permite mover cada seção única com pelo menos três graus de liberdade de forma automática, coordenada e sincronizada. Além disso, o referido alinhamento é tornado possível pela detecção contínua feita pela pluralidade de sensores 7 sobre as seções individuais. A referida etapa f1) do primeiro alinhamento é integralmente controlada e gerida pela unidade de controle central 5, que implementa um algoritmo, armazenado num meio de memória não volátil, o qual, com base nos dados obtidos a partir dos pontos chave medidos continuamente pela referida pluralidade de sensores 7, determina a correção a ser feita na posição de seção, a fim de alcançar um melhor alinhamento, dentro dos limites das tolerâncias permitidas. Os dados assim transformados são transformados em comandos para serem enviados para os dispositivos de acionamento individuais.

[00077] Isto leva à etapa g) de trazer as seçõespróximas umas das outras por meio dos referidos dispositivos de acionamento 3, como mostrado na Figura 5A, em particular, através de colunas 31, as quais podem ser movidas de uma maneira coordenada e sincronizada ao longo do referido segundo eixo "X" na referida primeira guia 30. Durante esta etapa em movimento, uma etapa de detecção é simultaneamente e continuamente efetuada, o que permite que a unidade de controle 5 envie comandos apropriados para os dispositivos de acionamento individuais, dependendo dos dados processados pelo referido algoritmo. Preferencialmente, o referido algoritmo implementa uma solução com aproximações sucessivas para determinar o alinhamento óptimo entre as seções. O referido algoritmo também compreende funções de cálculo que levam em conta apropriadamente as dilatações térmicas, torções, etc., a que cada seção individual pode ser sujeita durante as etapas de movimentação e, devido às condições físicas, tais como umidade, temperatura, etc,, do lugar onde o processo de união está sendo realizado.

[00078] A etapa de alinhamento g) é então seguida pela etapa de união h), ilustrada na Figura 5B. Durante a etapa de união h), duas ou mais seções “T” são unidas.

[00079] As etapas adicionais são executados após a etapa h), durante a qual as seguintes operações sucessivas são executadas:- perfuração de ambas as seções; - queima dos buracos;- rebitagem das seções.

[00080] Estas operações, de preferência após a etapa de união, h), podem ser efetuadas quer manualmente pelo operador ou automaticamente, quer total ou parcialmente, por meio de, por exemplo, dispositivos eletromecânicos controlados pela referida unidade de controle central 5.

[00081] Dependendo dos dados processados pelareferida unidade de algoritmo, a unidade de controle 5 enviará instruções de manuseio de cada coluna única, de modo a corrigir eventuais erros de alinhamento.

[00082] Os dados processados pelo algoritmo e as ações resultantes realizadas nas seções individuais são devidamente armazenadas no interior da referida unidade de armazenamento de dados 8. Os dados armazenados podem permitir que a unidade de controle 5, através de um processo de aprendizado de máquina a ser realizado após as etapas b) e e) tenha sido concluído para cada seção, para determinar se, na história das junções feitas pelo sistema de união automatizado, contida na unidade de armazenamento de dados, duas seções substancialmente semelhantes às atualmente em análise já foram unidas, e usar tais informações para lidar adequadamente cada seção única. O referido processo de aprendizagem de máquina pode permitir acelerar o processo de produção de aeronaves, evitando a necessidade de voltar a calcular cada vez o melhor alinhamento por meio do referido algoritmo. De preferência, as verificações complementares são feitas a fim de realizar uma verificação adicional de qualidade em cada cruzamento. Em particular, as verificações são realizadas pela unidade de controle 5, a fim de verificar se os dados obtidos a partir da unidade de armazenamento de dados de 8 sobre as junções anteriormente feitas são realmente o caso, etapa a etapa, para fazer a união atual.

[00083] Este processo permite fazer o método demontagem altamente repetitivo com os melhores resultados, enquanto ao mesmo tempo, garante um tempo de produção da fuselagem reduzido.

[00084] A manipulação de seção única "T" pode ser qualquer um sincronizado com as outras seções “T” ou independente das mesmas, dependendo dos requisitos específicos e da etapa do método que está sendo executada. Por exemplo, uma determinada seção “T” pode ser movida de forma independente das restantes seções, a fim de permitir que o operador verifique alguns parâmetros de construção daquela seção única, se for necessário.

[00085] Numa forma de realização alternativa, por meio de sistemas adequados para a transferência de dados, por exemplo, aqueles de tempo multiplexado, a partir dos sensores, a partir de dispositivos de acionamento 3, e de/para a unidade de controle central 5, o método de acordo com a presente invenção permite executar as etapas f1) a h) em paralelo para se juntar várias seções "T" de uma forma substancialmente simultânea.

[00086] Para os fins da presente invenção, a expressão "uniões substancialmente simultâneas" significa que as etapas f1) a h), graças à computação e à velocidade de processamento da unidade de controle 5 e à elevada velocidade de transferência de dados, os dados sendo adequadamente modulados, possam ser executadas em paralelo para unir múltiplas seções, ciclicamente ao longo do tempo.

[00087] De preferência, cada seção “T” é colocada a uma altura tal que permite que um operador, a partir do, pelo menos, uma plataforma 6, chegue a todos os pontos da seção da fuselagem através dos estribos 60.

[00088] Após cada etapa do movimento de uma ou mais seções “T”, há pelo menos uma etapa de detecção de uma pluralidade de pontos-chave (A, B, C) da referida primeira parte, que são, então, enviados para a referida unidade de controle central 5.

[00089] A sequência das etapas d) a g) é efetuada, para cada seção adicional “T” a ser unida às seções já montadas de modo a fabricar a fuselagem completa, como mostrado na Figura 6.

[00090] Depois de todas as seções “T” estaremunidas, existe uma etapa adicional de movimento da fuselagem montada.

[00091] Uma etapa de verificação final é entãoexecutada por um operador, a fim de verificar os resultados obtidos. Se a união entre as seções é totalmente compatível com as especificações do projeto e dentro das tolerâncias atribuídas a uma única fuselagem, um código de identificação será atribuído, também associado com os pontos-chave, de modo que todas as fases de produção da aeronave possam ser rastreadas. De preferência, a passagem de uma etapa do método acima para a próxima só ocorre mediante autorização do operador responsável, que no final de cada etapa pode, se necessário, verificar os dados obtidos e verificar o progresso do método. Depois de um sistema funcionando em fase, na qual todos os dados necessários são armazenados na unidade de armazenamento de dados, graças ao processo de aprendizado de máquina, pode ser possível automatizar totalmente o método de união, permitindo a unidade de controle 5 para passar de uma etapa do sistema para outra, sem esperar pela autorização do operador.

[00092] O sistema, e, portanto, o método associado, só requer um operador para supervisioná-lo, a fim de monitorizar a aplicação do método, permitindo que as etapas do método sejam efetuadas, sem ter que verificar os dados obtidos a partir do próprio sistema, e intervir apenas no caso de erros grosseiros ou problemas técnicos causados por erros humanos.

[00093] O sistema de união automático e o método associado são aplicáveis para unir partes de todo o chassi, quer na indústria da aviação, como aqui descrito, ou na indústria naval, para a fabricação de barcos, ou para a fabricação de dispositivos de qualquer tipo, aumentando assim consideravelmente a produção velocidade e repetibilidade do processo de união.

[00094] A presença de um único dispositivo de comando central 5 permite coordenar inúmeros dispositivos, a fim de se obter um processo automático, reduzindo, assim, a incerteza de montagem devido ao componente humano.

[00095] Os numerais de referência:2 andaime ou base3 dispositivo de acionamento30 primeiras guias31 coluna 31' coluna externa 31" terceira coluna310 suporte ou braço311 ponto de suporte ou hemisfério312 elemento de retenção5 unidade de controle central7 pluralidade de sensores70 segundas guias71 medidor laser72 carro73 plataforma60 estribos61 plataforma fixa611 estação de controle62 plataforma móvel63 unidade de armazenamento de dados80 rede de transferência de dadosT seçõesV aeronave(A, B, C) pontos-chave A pontos de referênciaB pontos de levantamentoC pontos de verificaçãoD pontoXYZ espaçoY primeiro eixoX segundo eixoZ eixo verticalX’ Y’ Z’ sistema de referência

Claims (7)

1. Sistema automatizado para unir pelo menos duas partes de um chassi, compreendendo:pelo menos um dispositivo de acionamento (3) adaptado para mover pelo menos uma parte no espaço (XYZ) com três graus de liberdade;uma unidade de controle central (5) para controlar cada um dos dispositivos de acionamento (3) como uma função de uma pluralidade de dados obtidos através de uma pluralidade de sensores (7);a dita pluralidade de sensores (7) pode determinar continuamente, em cada parte da estrutura, uma pluralidade de pontos-chave (A, B, C), que é unívoca para cada parte;a referida unidade de controle central (5), em função dos dados obtidos a partir da referida pluralidade de sensores (7), ativa o referido pelo menos um dispositivo de acionamento (3), a fim de aproximar e conectar as, pelo menos, duas partes, enquanto monitora, através da pluralidade de sensores (7), a posição relativa entre a referida pluralidade de pontos-chave (A, B, C) das referidas partes e a posição absoluta das referidas partes no espaço (XYZ);o referido sistema está adaptado para juntar pelo menos duas seções (T) de uma fuselagem de uma aeronave (V);cada dispositivo de acionamento (3) compreendendo pelo menos uma coluna (31) para suportar e mover pelo menos uma seção (T), que compreende pelo menos um suporte ou braço (310) para deslocar a referida seção (T) com três graus de liberdade;a referida pelo menos uma coluna (31) podendo ser estendida, de um modo automático, ao longo de um eixo vertical (Z) e pode mover-se em primeiro guias adaptados (30) ao longo de um segundo eixo (X), perpendicular ao referido eixo vertical (Z); a dita pluralidade de sensores (7) compreendendo, pelo menos, um medidor de laser (71) para medir a posição dos vários pontos- chave (A, B, C) e as distâncias relativas e absolutas dos mesmos pontos-chave (A, B, C),caraterizado por cada metro de laser (71) ser móvel, sendo associado com pelo menos um carro (72) que desliza em pelo menos uma segunda guia (70) disposta ao longo de um segundo eixo (X).

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caraterizado pelos referidos pontos-chave serem divididos em:pontos de referência (A), que representam pontos de referência de seção para o alinhamento relativo entre as várias seções (T);pontos de elevação (B), onde um andaime ou base (2) é preso à seção (T); epontos de verificação (C), que identificam a posição correta da seção (T) para o processo de união.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caraterizado pela referida unidade de controle central (5) executar um controle contínuo com um circuito duplo de feedback e, através de uma rede de transmissão de dados (80), pode controlar a referida pluralidade de sensores (7) e o referido pelo menos um dispositivo de acionamento (3).

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 3,caraterizado pela referida unidade de controle central (5) estar ligada, através da referida rede de transmissão de dados (80), para uma unidade dearmazenamento de dados (8), para armazenar os dados obtidos durante as etapas de se juntar as várias partes formando o chassis.

5. Método para unir automaticamente, pelo menos duas partes, de forma a fabricar um chassi, caraterizado pelo método ser implementado usando um sistema conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 4, compreendendo as seguintes etapas consecutivas: a) posicionamento de uma primeira parte em um primeiro dispositivo de acionamento (3);b) detecção de uma pluralidade de pontos-chave (A, B, C) da referida primeira parte, e o envio dos dados para a dita unidade de controle central (5);c) criação de um sistema de referência (X' Y' Z') a partir dos dados obtidos na etapa b), como uma função das caraterísticas da referida primeira parte;d) posicionamento de uma segunda parte em um segundo dispositivo de acionamento (3');e) detecção de uma pluralidade de pontos-chave (A, B, C) da referida segunda parte, e envio dos dados para a referida unidade de controle central (5);f) translação dos dados obtidos na etapa e) para o sistema de referência (X’ Y’ Z’) criado na etapa c);g) colocação da referida primeira parte e da dita segunda parte perto uma da outra através do referido pelo menos um dispositivo de acionamento (3, 3'), enquanto monitora continuamente, através da referida pluralidade de sensores (7), a posição relativa da referida pluralidade de pontos-chave (A, B, C) de cada parte, como processado pela referida unidade de controle central (5);h) união das partes;i) repetição das etapas d)-h) para cada parte adicional do chassi.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caraterizado por compreender ainda as etapas de:mover cada parte a uma altura pré-determinada ao longo de um eixo vertical "Z";mover o chassis montado; everificação final realizada por um operador.

7. Método, de acordo com a reivindicação 5, caraterizado por compreender uma etapa de armazenamento de dados, em que os dados relativos a pelo menos uma parte de chassis são armazenados numa unidade de armazenamento de dados (8).

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