面向飞机装配自动制孔系统研究现状分析

飞机结构件机械连接主要采用机械连接方式,机械连接处质量对整个飞机的使用寿命有重要影响。面向飞机装配的自动制孔系统应用于航空制造工程中的飞机数字化装配中,可以极大提高装配质量和效率。对国外EI公司和宝捷公司,以及国内北航、南航、成飞、沈飞和上海交大等高校和科研院所制造的典型制孔系统的特点进行介绍,对制孔系统关键技术和发展趋势进行简要介绍,为自动制孔系统的研究提供参考。

自动制孔系统智能设计专家系统的研究

构建了一种制孔专家系统,通过对机座、机械手臂及制孔末端执行器设计等应用知识研究,充分利用已有智能设计知识和推理机制,以人类专家水平去解决该领域中相似机械频繁重复设计问题,提出了自动制孔系统智能设计专家系统的总体机构设计方法。研究了系统主要模块的功能以及应用实现方法,并根据主要参数推理出相似设计案例且进行相应设计修改。在此基础上以VB为主要程序设计界面及语言、SQL2005为数据库,完成自动制孔系统主要部件的推理机制及知识应用。

环形轨自动化制孔系统孔位修正方法

为了满足大型飞机机身段壁板对接面区域的高质量制孔要求,提出基于六轴联动环形轨自动化制孔系统的孔位修正方法.该方法采用激光位移传感器以非接触测量的方式测量并求解得到基准孔的法矢,结合视觉测量系统获取的基准孔孔位误差,通过插值Coons曲面方法计算待加工孔的孔位误差向量,并补偿至理论坐标,实现孔位修正.利用筒状飞机机身壁板模型对该方法进行验证.结果表明,与双线性插补方法相比,该方法综合考虑了壁板外形表面曲率变化因素,孔位修正精度较高,保证了机身段壁板对接区域制孔的几何精度要求.

翼身对接自动制孔法向调姿的设计与分析

简要分析了现有轻型自动制孔系统的工作特点以及翼身对接下壁板装配制孔的作业需求,提出了一种基于串并联机构的翼身对接自动制孔系统。根据该系统制孔装置对对中和调姿的双重要求,设计了一种5自由度法向调姿机构;为实现对孔点外法矢在线检测,设计了一款由"一图像对中传感器和三个激光位移传感器"构成的法矢检测装置。通过对法向调姿机构的工作精度分析和应用实例的运动仿真,验证了该研究成果用于工程实践的可行性。

基于末端定位的制孔系统工件坐标系标定研究

自动制孔设备进行自动制孔之前,需要对待加工零部件与设备坐标系进行标定。传统的标定方法以工装为中心,应用激光跟踪仪统一对设备、工装和工件进行测量,过程繁琐、生产准备时间长。针对这一问题提出了一种利用自动制孔末端的孔定位功能和设备坐标系下可知的刀尖点坐标的标定方法,并对该方法的关键技术进行了详细研究。

飞机壁板柔性装配螺旋铣孔单元的研制

针对现代飞机壁板高效精密制孔的需求,研制了一种新型的螺旋铣孔单元。首先,通过对国内外现有机身自动制孔系统的技术分析,并结合壁板装配制孔的作业特点,引入一种新兴的制孔技术—螺旋铣孔。其次,对螺旋铣孔运动进行功能分解,展开了螺旋铣孔单元的模块化设计,确定了偏心调节模块的传动方案,设计了铣刀结构与装夹方式。最后,基于螺旋铣孔单元样机,对航空铝合金和碳纤维复合材料进行了切削试验,结果表明铣孔质量基本满足飞机装配的精度要求。样机的成功研制,对提升我国飞机柔性装配整体水平具有重要的现实意义。

飞机壁板柔性装配螺旋铣孔单元的研制

针对现代飞机壁板高效精密制孔的需求,研制一种面向大型航空组件柔性装配的新型螺旋铣孔单元。首先,通过对国内外现有机身自动制孔系统的技术分析,并结合壁板装配制孔的作业特点,引入一种新兴的制孔技术——螺旋铣孔。其次,对螺旋铣孔运动进行功能分解,展开了螺旋铣孔单元的模块化设计,确定了偏心调节模块的传动方案,设计了铣刀结构与装夹方式。最后,基于螺旋铣孔单元样机,对航空铝合金和碳纤维复合材料进行了切削试验,结果表明铣孔质量基本满足飞机装配的精度要求。

基于双目视觉测量系统的孔位补偿研究

由于加工装配误差等原因,飞机壁板工件的数学模型和实际模型往往不一致。为解决不一致导致的制孔位置精度差的问题,提出了一种基于双目测量系统的孔位补偿方案。为了能够更好地设计满足制孔需要的视觉测量系统,分析了机器人自动化制孔系统的工作流程。然后介绍了视觉测量系统组成和工作流程,最后分别对视觉测量系统的基准孔三维坐标提取、孔位误差补偿、数据库读写3个重要功能的技术进行了详细的介绍。通过该双目视觉测量系统的孔位补偿方法,可以获取基准孔的三维坐标,对孔位误差进行补偿,补偿信息写入数据库,提高机器人自动化制孔系统的制孔位置精度。