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。     

多机器人协调操作系统实现飞机大型部件对接的轨迹规划

研究多机器人协调操作系统在飞机大型部件对接中的应用,提出了基于多个三坐标直角机器人协调操作的大型部件找正、对接系统的轨迹规划方法.根据大型部件对接的工艺特点,建立了对接部件和机器人个体之间的坐标转换关系.在机器人系统的运动学模型以及逆运动学算法的基础上,利用多机器人协调操作系统的冗余驱动特性,综合考虑载荷约束、驱动力约束和驱动速度约束等因素,制定大型部件找正、对接过程中的机器人的轨迹规划策略.     

机器人铣削系统精度控制方法及试验

新一代航空航天器大量使用一体化复杂大部件作为主要结构，传统机床难以满足其高质量、高效率、高柔性的加工需求，以工业机器人为载体的加工系统是解决该问题的有效新途径，但面临机器人精度低、刚性差的瓶颈。为提高工业机器人的加工精度，搭建了基于数控系统的机器人铣削系统，提出了关节空间-笛卡尔空间分级精度补偿方法。静载试验结果表明，机器人的重复定位精度由0.154 mm提高到0.039 mm,提高了74.68%;绝对定位精度由1.307 mm提高到0.156 mm,提高了88.06%;轨迹精度由1.346 mm提高到0.181 mm,提高了86.55%,实现了点位与轨迹精度的在线实时补偿。铣削试验结果表明，复合材料舱段铣削精度达到0.22 mm,表面粗糙度优于Ra4.8,机器人铣削系统能够满足航空航天零部件的加工精度要求。     

飞机大部件自动对接集成控制技术研究

自动化对接集成控制技术集测量技术、协同运动控制技术、装配信息集成管理技术、运动仿真技术为一体,是大部件自动对接的关键技术。对飞机大部件自动对接集成控制的关键技术进行探讨,并介绍机翼大部件数字化对接系统的组成结构、功能、处理流程等。     

基于CATIA生成数控加工路径的机器人纤维铺放轨迹规划

纤维铺放轨迹规划是纤维铺放成型中控制加工路径的关键步骤,直接影响复合材料构件的成型精度和铺放效率。本文基于成熟的商业化CATIA数控加工编程软件进行纤维铺放轨迹计算,获取待处理的加工路径,利用矢量补充和格式转换算法解决了铺放轨迹信息与FANUC机器人兼容性差的问题;借助插值算法求出了输送点和剪断点,补充了铺放轨迹信息,进而得到了完整的铺放信息,缩短了开发周期。在基于FANUC机器人的铺放装备上对某飞机舱门进行铺放实验,验证了基于CATIA数控加工技术的纤维铺放轨迹生成方法具有可行性,铺放轨迹结束点位置误差及轨迹间距误差都在±0.5mm之内。     

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.     

C919前机身部件数字化自动定位技术应用研究

飞机部件对接采用传统专用刚性型架,其成本高,精度和效率低。大型客机机身部件尺寸大、精度要求高,采用数字化自动定位技术能够完成飞机部件的精确定位,可大幅提高飞机部件装配质量和效率,减少制造成本。介绍了数字化自动定位技术的实施过程,并详细阐述了C919前机身部件数字化自动定位技术应用过程,对国内飞机大部件数字化自动对接装配具有重要参考和借鉴意义。     

机器人自动制孔中绝对定位误差的分析与补偿

由于机器人绝对定位精度相对较低,无法直接满足自动制孔的孔位精度要求。为了提高机器人自动制孔的孔位精度,对机器人绝对定位误差进行了研究。首先,阐述了绝对定位误差的来源和产生过程,并通过理论分析和相关试验,证明了绝对定位误差会对机器人基坐标系的平移分量和姿态变换分量产生不同程度的影响。然后,为了补偿由于基坐标系标定不准确所引起的坐标转换误差,从飞机曲面构造原理角度,提出了一种基于误差Coons曲面函数的补偿方法。制孔试验表明,采用基于误差Coons曲面函数的补偿方法,可以使得坐标转换误差得到有效的补偿。机器人自动制孔的孔位平均位置误差为0.205mm,最大位置误差为0.343mm,满足孔位精度在0.5mm以内的要求,实现了机器人自动化精确制孔。     

应用机器人自动铺丝技术成型卫星反射器面板

采用自动铺丝技术成型卫星反射器面板,通过机器人平台进行自动铺丝试验。根据反射器面板抛物线方程特性,采用等距偏移方法规划铺丝轨迹;通过分析自动铺放过程中铺放压力、铺放覆盖完整性以及铺放平整性对轨迹规划的要求,确定铺放压力为0.2 MPa、铺放丝束为4丝束。同时对机器人连杆机构及参数进行分析,基于CATIA软件DMU模块对铺丝轨迹进行仿真,并在26℃、16 mm/s铺放速度下通过自动铺放试验验证了反射器面板自动铺丝工艺成型的可行性。     

民用飞机大部件数字化对接关键技术

飞机大部件对接装配的数字化和自动化可以有效降低部件对接误差,提高飞机大部件对接装配精度和效率,是飞机大部件装配的发展趋势.今后其发展重点是需要开展面向飞机装配的设计技术的研究,主要在设计对接形式时要充分考虑自动对接装配的要求,特别是测量点的布置;其次是要实现大部件自动对接系统的装备化、标准化、模块化和系列化设计,以便推广应用.     

基于iGPS的飞机部件对接技术研究

数字化测量技术是实现飞机高质量、高效率自动对接的基础。iGPS具有多点同时测量、测量范围大、可扩展性强等优点,可以为飞机部件对接提供全局性、实时性的位置姿态信息,是实现飞机部件自动化对接数字化测量和定位的有效手段。针对将iGPS引入飞机部件对接环节所面临的问题,概述基于iGPS的飞机部件对接系统的组成和工作原理,提出系统所面临的实时测量、坐标系统一、位姿比对、调姿轨迹规划等关键技术,并根据现有算法给出相应的解决方法。以ARJ21翼身对接作为应用实例,验证了系统各关键技术解决算法的可行性。     

飞机数字化柔性精准装配技术研究及应用

<正>飞机部件数字化装配系统非常复杂,它集成了飞机装配工艺学、飞机制造技术、数字化测量与控制技术、三维CAD系统仿真和机械结构力学等,涉及专业学科较多。本文通过对数字化柔性工装执行系统、大尺度光学数字化测量检验系统、控制系统和数字化自动柔性装配工艺的研究,构建了符合国内产品特点和生产组织管理方式的柔性数字化装配系统。在控制系统的统一协调下,对现场数据     

基于动力学模型的飞机大部件调姿轨迹规划

为了提高飞机调姿的运动安全并减小在误差敏感方向的冲击,采用Newton-Euler方法构建了调姿系统的动力学模型,以实现调姿轨迹的优化。该动力学模型综合考虑了支撑杆变形、驱动丝杆变形及运动误差的影响,可对比不同轨迹时部件运动全过程的运动学特性,实现多目标多约束条件下的轨迹优化。为了提高计算效率,提出了一种类间可分性最优的自适应核主成分算法进行特征提取,并结合模式识别中的自动分类方法,预判可行轨迹的性能,控制搜索范围,减少寻优过程中的计算量。以某型数控定位系统为例,在对150条可行调姿轨迹进行评价和优选后,大部件调姿过程的最大平动速度小于20mm/s,调姿结束时的最大角速度小于0.1rad/s,说明了该方法的可行性和有效性。     

机翼部件整体自动变位系统技术研究

现阶段,随着飞机制造装配过程的自动化建设要求,对飞机各部件的装配精度、方法、空间占用率、控制方式以及人身安全等提出了更高的要求。其中,由于装配工作需要,飞机大部件的自动变位成为亟待解决的问题之一。传统的飞机大部件变位方式与机构存在使用效率低下、占用空间大、操作困难及安全隐患等问题,已无法满足现代航空制造业的生产要求,急需改进创新。以机翼部件整体自动变位要求作为研究内容,分析机翼部件自身结构特点及变位要求,结合曲柄滑块机构原理,设计出新型自动变位机构以及运动控制系统。同时,基于有限元分析方法,使用MSC.PatranNastran工程软件对自动变位系统中主要受载结构进行刚强度校核,以满足机翼部件整体安全可靠的自动化变位要求。     

飞机大部件自动对接同步调姿方法

提出了飞机大部件自动对接同步调姿方法,实现了大部件调姿基准点的连续自动跟踪测量和位姿连续调整.在此基础上开发了集测量场构建、大部件位姿解算和调整等功能于一体的大部件自动对接集成控制软件,并在ARJ21飞机翼身自动对接现场进行了应用试验,结果证明该方法能有效完成飞机翼身自动对接过程,提高测量和对接效率.     

机器人自动钻铆技术在卫星整流罩上的应用

为保证运载火箭舱段钻铆过程质量稳定性,减少人为因素造成的缺陷,开展了机器人自动钻铆技术在卫星整流罩应用技术研究。针对机器人自动钻铆设备,通过阐述结构组成及相应的关键技术、开展钻孔和铆接等工艺研究为手段,实现了某运载火箭Φ3 800 mm卫星整流罩的试制。结果表明,采用主轴转速12 000 r/min,进给速度500 mm/min时,能有效控制钻孔出口毛刺高度;通过控制插钉深度、扭矩、悬停时间等工艺参数,可提高铆钉送钉成功率;试制产品加工精度均满足设计要求,验证了机器人自动钻铆技术在运载火箭舱体研制中的可行性与可靠性。     

机器人在汽车车身制造中的应用

随着市场竞争的加剧和用户对于汽车性能要求的提高,汽车制造技术有了飞跃式的发展,在发展中,机器人的应用起到了举足轻重的作用。本文以POLO汽车为例,简要介绍工业机器人在汽车制造上的应用。 工业机器人应用于汽车 制造中的技术经济优势 工业机器人系统主要由机器人机械主体、变位装置(如转台、滑动单元等)、机器人工具或称末端操作系统(如焊枪焊接系统、机械抓手及其控制系统、涂胶枪及涂胶系统)、工具自动更换系统及机器人控制系统等     

便携式螺旋轨迹制孔装置的研制

飞机装配存在一些特殊的制孔区域,如翼根、垂尾等部位,这些制孔区域或空间狭窄或有一定高度,通常的自动制孔设备和机器人制孔系统难以发挥自身的优势。对此,研制了一种便携式全电动螺旋轨迹制孔装置,该装置具有结构紧凑、方便携带且可依据程序设定的工艺参数对应叠层材料,可自动改变刀具转速、进给速率等特征,能对航空材料实施螺旋铣孔加工。利用所研制的螺旋轨迹制孔装置对7075–T7351铝合金叠层材料进行制孔验证,制孔精度等均达到了预期,验证了该新型制孔装置及控制方法的合理性。     

机器人自动制孔系统钻削工艺参数优化

以铝铝、钛钛和钛铝3种典型叠层构件为研究对象,利用专用试切台和钻孔质量检测仪,研究了机器人自动制孔系统钻削工艺参数。研究表明,铝铝和钛钛叠层构件机器人自动制孔系统可采用一次连续制孔方式实现高精度钻孔,对于铝铝叠层制孔系统采用主轴转速为4000r/min和进给速度为1200mm/min的参数较为合适。钛钛叠层制孔系统采用主轴转速为800r/min和进给速度30mm/min的参数较为合适。钛铝叠层构件自动钻孔时,当叠层厚度大于10mm时,制孔系统采用多次变主轴转速方式钻孔较好,且跟据各层材料选用工艺参数;当厚度小于10mm时,制孔系统采用一次连续方式钻孔,且以钛合金工艺参数进行钻孔。     

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。