高柔性弹夹式流钻螺钉铆接系统研究

流钻螺钉工艺主要应用于空间狭小、封闭管腔等只能单边可达的铝型材、铝铸件部位。汽车行业主要采用的吹钉式流钻螺钉铆接设备受送钉管限制,存在可达性差、节拍慢等不足。传统弹夹式流钻螺钉铆接设备一套只能使用一种规格的螺钉,每增加一种规格螺钉,需要额外增加一台机器人和一套设备,设备利用率低,投资成本高。对此,提出兼容多规格螺钉的高柔性弹夹式流钻螺钉铆接系统,解决了吹钉式流钻螺钉铆接设备和传统弹夹式流钻螺钉铆接设备存在的问题,满足柔性、高效的生产需求。介绍了高柔性弹夹式流钻螺钉铆接系统的组成、原理和特点,分析了系统中的拧紧枪和充钉站。

大型壁板数控钻铆的三点快速调平算法

针对传统机翼壁板铆接过程中托架调平所存在的问题,提出一种基于有限曲面加工区域的三点调平算法。利用机翼表面上待钻铆点附近三点的坐标来表征该铆接区域的空间姿态,通过钻铆系统的几何结构模型所确定的坐标变化矩阵,逆解出调平所需的各运动副位移增量。在钻铆系统结构模型和机翼曲面方程的基础上建立三点选取的优化模型,并利用外点罚函数法确定其优化解。西安飞机工业(集团)责任有限公司ARJ21新支线飞机的机翼壁板试验件数控钻铆结果表明,该算法能够实现较高的加工精度和调平效率。

飞机壁板自动钻铆法向量测量方法研究

提出一种飞机壁板自动钻铆加工时实时测量待钻铆点处法向量的新方法。该方法利用激光测距传感器在钻铆点周围获取特征点的坐标,通过二次曲面拟合算法计算出待钻铆点处法向量,并利用MATLAB中的数值计算方法对特征点坐标的选取进行优化计算。仿真结果表明,该方法计算精度和效率较高,可适用于大型飞机机翼、机身壁板自动钻铆过程中法向量的实时检测与托架的在线调平。

飞机壁板定位误差双向获取与离线补偿方法

自动钻铆系统已经广泛应用于飞机壁板铆接装配过程中,由于定位误差、装夹误差、托架自重变形等因素的影响,壁板的实际点位与理想点位存在差距,影响壁板连接准确度。通过分析自动钻铆流程,确定自动钻铆误差来源,提出自动钻铆定位误差双向获取方法。首先,在z向通过有限元分析,得到围框变形数据,建立围框与钻铆点位坐标映射关系;其次,在xy向通过获取上铆头与实际定位点偏差的方法,生成xy向误差数据;最后,给出了离线补偿的步骤和流程,以某型机翼壁板为实例,验证本文方法的有效性。

飞机数字化装配技术发展现状

近年来,随着飞机制造技术的不断发展,以数字化、柔性化为特征的飞机先进装配技术已成为航空制造企业的发展追求。基于数字量协调技术,已突破飞机制造过程中自动化的工艺规划、检测、定位、制孔和铆接等技术,实现了飞机制造的自动化装配。

自动钻铆系统中工业机器人协同控制技术研究

针对一种用于壁板类部件的机器人自动钻铆系统,对工业机器人协同运动控制技术进行了研究,提出了用于工业机器人协同的控制方法,并给出了关键技术的实现方式。此项研究的控制方法也可扩展应用于基于工业机器人平台的多种自动化柔性装配系统。

飞机蒙皮法线方向的视觉检测技术研究

为了实现飞机蒙皮上钻孔点位处的法线方向检测,从而为自动钻铆机器人提供刀具姿态调整的关键信息,本文基于结构光三维视觉测量原理,应用工业相机和十字线激光器等搭建了一套结构光视觉检测系统。通过工业相机获取十字线结构光在蒙皮上的投影光条来计算出蒙皮曲面的结构特征,并进一步解算出十字线结构光交点处的法线方向,从而获得蒙皮上钻孔点位处的法向信息。实验结果表明,该结构光视觉检测系统在多个钻孔点位处的角度单次测量极限误差≤±0.12°,具有良好的重复性精度,可以满足飞机蒙皮钻孔点位处的法向检测需求。同时,该系统具有体积小、重量轻和成本低等优点,可以作为传感器单元集成于自动钻孔机器人的末端执行器上以形成在线法向检测系统,从而辅助机器人完成刀具姿态的控制与调整,进而提高飞机蒙皮铆钉孔的制孔质量与效率。

飞机数字化装配自动钻铆技术及其发展

简述了国外自动钻铆技术发展历程,介绍了我国自动钻铆技术的发展现状,简要分析了自动钻铆技术工艺过程,指出自动钻铆技术在保证飞机制造寿命、提高装配效率等方面的意义;对自动钻铆关键技术组成,如柔性工艺装备技术等进行了概述分析。针对国内飞机自动化装配尚处于起步阶段的现状和大飞机研制生产的需求,提出了我国自动钻铆技术向数字化、柔性化方向集成发展的建议。

仿真技术在飞机自动钻铆中的应用

自动钻铆中仿真技术的应用,可预先发现钻铆过程中因运动机构复杂导致的干涉碰撞,同时结合对钻铆路径和工艺过程的模拟,减少自动钻铆生产准备时间,节约装配成本。在分析自动钻铆仿真关键技术的基础上,基于CATIA进行二次开发建立了自动钻铆运动仿真系统,实现了钻铆过程中的干涉碰撞检查。

一种基于双机器人的自动钻铆终端器设计

针对大型飞机的机身壁板零部件装配,提出一种基于双机器人协同的机器人钻铆终端机构以及与其配套的自动供钉装置。通过机器人夹持终端机构进行自动钻锪孔及辅助铆接试验,验证了机器人自动钻孔、顶紧及辅助铆接的可行性;分析并得出铆钉输送管道的最小弯曲半径计算方法及防止铆钉卡死的必要条件,保证了供钉过程中铆钉在柔性管道中输送的可靠性。实验与理论计算结果表明:该钻铆终端机构及其自动供钉装置的输送管道能够满足双机器人自动钻铆的应用要求。

树脂基复合材料关键制造技术的研究进展与制约因素分析

详细介绍了树脂基复合材料的关键制造技术——成型工艺技术、固化工艺技术及连接工艺技术的特点、适用范围、国内外研究进展及我国与国外的差距,重点分析了我国树脂基复合材料发展的主要制约因素,并提出了促进复合材料产业快速发展的研究建议。

具有冗余自由度的混联自动钻铆机运动学分析

为了提高飞机壁板装配自动钻铆的质量和效率,研究了一种含有冗余自由度和串并混联结构形式的自动钻铆机统一运动学模型及其正反解问题.通过坐标定义的等效变换法,将自动钻铆机并联部分的动静平台等效倒置,基于虚设支链法和D-H方法建立了自动钻铆机串并形式的闭链运动学模型,在此基础上获得运动学位置正解的解析解;针对自动钻铆机具有冗余自由度和混联结构形式的特点,提出运动学逆解分步求解的解耦策略.实例计算表明,自动钻铆机实际位姿与给定目标位姿之间的位置平均误差和法向平均误差分别为0.13191mm和0.16842°,说明文中方法是正确的和有效的.

双机器人钻铆系统协同控制与基坐标系标定技术

为提升机器人飞机自动钻铆质量并提高自动制孔铆接率,对双机器人协同的飞机自动钻铆技术进行研究,提出双机器人协同自动钻铆工作流程。针对协同运动提出为机器人进行编码,利用Ethernet(TCP/IP)实现系统和机器人之间的信息传输。为了保证系统的完整性,将机器人单侧信息转化到另一侧的机器人下,采用激光跟踪仪并利用单位四元数法对双机器人基坐标系进行标定。最后在KUKA的KR-500双机器人和其30m扩展第七轴上进行协同运动和控制系统试验以及双机器人定位重合度测试,验证了系统的有效性,试验表明因该方法带来的误差可以忽略不计。

自动钻铆托架变形分析及补偿方法研究

针对传统机翼壁板自动钻铆误差大、效率低的问题,结合有限元法和解析法提出了一种可以适应不同托板组合方式下托架变形求解的算法。借助有限元分析数据,运用三次样条插值、拟合变形包络曲面等方法构造了托架变形计算式,并提出了相应变形补偿算法。

基于MBD的飞机钻铆机器人离线编程技术研究

为了提高飞机钻铆机器人离线编程的效率和质量,提出了基于MBD的智能离线编程技术。依据飞机钻铆的工艺特点构建了钻铆MBD模型,从钻铆MBD模型中自动提取待加工孔的坐标、法矢、材料、紧固件规格等工艺信息,据此规划最佳的机器人加工站位、加工路径和加工工艺参数,并利用CAA基于DELMIA软件开发了飞机钻铆机器人离线编程系统。

机器人自动钻铆系统集成控制技术

针对飞机自动化装配中对机器人自动钻铆系统设备的控制要求,设计一套以工业机器人为载体,基于Beckhoff控制系统的自动钻铆设备。该控制系统以现场总线的方式,将工业机器人、扩展地轨、多功能末端执行器、刀库以及其他附属设备通过Beckhoff的核心控制软件联系在一起,实现对加工现场的实时控制。并通过一系列的精度补偿措施在多个环节对误差进行修正补偿以提高精度。试验表明,该套系统可达到末端制孔定位精度±0.5mm,垂直精度±0.3°,孔径精度H8,锪窝深度精度±0.01mm。

飞机自动钻铆技术研究现状及其关键技术

飞机自动钻铆技术能够实现飞机机身、机翼等处壁板的自动钻铆装配,极大地提高飞机装配质量与装配效率。经过几十年的发展,自动钻铆技术在国外已广泛运用于航空航天制造领域,而国内在这一方面正处于起步阶段,技术水平普遍较低。为此调研国外先进自动钻铆技术的研究应用现状,以GEMCOR、Electroimpact、BROETJE三大国外自动钻铆设备供应商为代表,介绍各自技术特点及在自动钻铆技术方面最新的进展。同时,对国内自动钻铆技术的发展进行简要介绍,指出国内在这一技术发展中存在的问题。此外,对自动钻铆技术中包括高精度定位技术、制孔质量在线检测技术、自动送钉技术、离线编程与仿真技术在内的四大关键技术进行详细分析,总结其研究难点,为国内自动钻铆技术的发展提供参考。

面向飞机自动钻铆系统的工业机器人精度补偿技术

新型飞机对我国航空制造业提出了更高的要求,工业机器人在飞机自动钻铆系统中的应用越来越广泛。由于工业机器人自身的绝对定位精度无法满足飞机自动钻铆系统的精度要求,研究机器人的精度补偿技术显得至关重要。分别对基于运动学标定、基于非参数标定和基于实时反馈的机器人精度补偿技术进行了简要的介绍。

基于多传感融合的自动钻铆孔位在线测量方法

为了获得飞机壁板自动钻铆中孔位的实际位置和法向信息,提出了一种基于视觉和激光测距多传感器融合的孔位在线测量方法,该方法可以实时获得钻铆任务的孔位偏差修正量,从而保证壁板钻铆质量。首先,通过建立视觉和激光测距传感器与钻铆机参考坐标系间的映射关系,获得了钻铆孔位在线测量的多传感器融合模型,给出了孔位位置和法向的在线测量原理。然后,为了简化标定过程和提高标定精度,设计了一种同时适用于视觉和激光测传感器的标定板,给出了位置和法向测量的标定方法。最后,测量试验表明,多传感融合的在线测量方法孔位测量位置误差≤0.2 mm,法向误差≤0.3°,能够满足飞机钻铆孔位测量精度要求。

基于BP神经网络和多目标粒子群算法的自动钻铆工艺参数优化方法

飞机壁板自动钻铆大量采用干涉连接,干涉量的均匀程度与壁板变形程度的协同控制是目前亟须解决的问题,为此提出一种基于BP神经网络(BP neural network,BPNN)的优化方法。以压铆力、压铆过程时间、压铆停留时间和夹紧力为变量,以仿真数据为样本,采用BP神经网络,建立干涉量均匀程度和壁板变形程度的预测模型,利用多目标粒子群算法(Multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)进行多目标优化。仿真及试验结果表明,优化后的参数能够显著提升干涉量的均匀程度并有效降低板件的变形程度。