飞机小曲率翼面部件机器人制孔系统设计

主要介绍了针对飞机小曲率型面的机器人制孔系统总体方案和主要单元设计思路。由孔的技术指标,确定制孔末端执行器设计结构;由工件的大小来确定机器人加工范围及第7轴结构设计;由末端执行器的重量来选取机器人负载;采用简洁校准测试模式,完成系统的基准建立和机器人TCP、零点、末端执行器的标定;同时对主要受力部件进行有限元分析,确定强度的薄弱环节并进行优化。     

基于西门子控制系统机器人制孔执行器的研制

根据某型号飞机铝合金、钛合金及叠层机身部件的结构特点和制孔工艺需求,基于西门子Simotion开发出了一套机器人制孔执行器。详细分析和设计了制孔执行器系统的总体框架、硬件模块、软件模块及HMI界面模块。现场应用证明,该制孔执行器操作方便、性能稳定,可提高飞机部件装配中的制孔质量和效率。     

用于飞机壁板类组件制孔的机器人视觉系统设计

根据飞机平面壁板类组件的制孔需求以及机器人制孔系统的特点,本文开发了一套用于制孔位置精确定位的机器人手眼视觉系统。该视觉系统采用单个工业相机,且将相机安装于制孔末端执行器上。     

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。     

基于华中数控系统的复合加工机床控制系统

为了提高机身大部件在装配过程中钻孔铆接的效率,并满足高精度制孔要求,设计了由五轴机床和末端执行器组成的自动化协同钻铆控制方案。机床本体及高精度转台采用华中数控系统控制,末端执行器采用倍福PLC程序控制。在明确钻铆需求后设计了基于工业网络的硬件组态和基于多软件平台的软件组态,并利用Microsoft Visual Studio开发平台编写了上位机集成控制软件。控制系统分别采用Ethernet和Ether CAT工业以太网实现上位机控制系统和华中数控系统、倍福PLC控制程序的通信连接。在集成控制软件中通过套接字进行以太网通信接口开发,并在复合加工机床上进行试验验证。该控制系统具有稳定性好、集成度高、响应快、效率高的特点,能够满足钻铆需求。     

面向飞机大部件的密封胶自动涂覆机器人系统研究

针对目前飞机大部件涂胶过程中人工作业方式存在的涂胶质量一致性差、效率低、可达性有限、工作环境恶劣等问题,设计了龙门悬挂式机器人自动涂覆系统。该系统通过对视觉系统的标定以及对理论涂胶轨迹的修正,评估涂胶工艺参数影响因素,获得机器人运行速度和电机速度之间的匹配关系,并构建集成工业相机、激光轮廓扫描仪等设备的多功能末端执行器。同时开发了一套集成控制系统和软件,实现了大尺寸飞机部件的高效、高质量的密封胶自动涂覆。试验结果表明,涂胶轨迹精度为±0.5 mm,胶条精度为±0.5 mm,完全可满足实际工艺需求。     

大型复杂构件机器人制孔技术研究进展

航空装备大型复杂构件制造和装配中需要钻削数十万个机械连接孔,因而制孔效率和加工质量是保证飞行器使用性能和可靠性的关键。机器人制孔具有高柔性、高质量一致性以及高法向精度等优势,近年来采用机器人对飞机部件进行制孔在航空制造企业备受青睐。然而由于工业机器人的弱刚性以及叠层结构材料的难加工性,机器人钻削系统容易产生加工不稳定现象,严重制约了钻削质量和效率的进一步提高。目前,国内外学者在机器人制孔装备、制孔系统精度控制与机器人制孔稳定性等方面开展了理论与实验研究,并取得了诸多成果,但机器人钻削稳定性和加工质量控制研究的深度和广度仍存在较大的提升空间。为此,从机器人制孔末端执行器设计技术、机器人制孔定位精度控制技术、机器人制孔工艺过程控制技术以及机器人制孔装备研制四个方面对国内外文献进行总结和凝练,旨在为大型复杂构件机器人制孔技术的进一步研究提供指导。     

飞机自动制孔离线编程数据准确提取技术

针对目前飞机组部件自动制孔离线编程人工参与程度高、效率低,质量问题无法预防的现状,提出了基于数据库及标签定义的准确离线编程技术.根据飞机自动制孔的工艺特点,制定了离线编程流程.根据离线编程数据需求,建立了编程数据库.结合数据库以及MBD模型,制定了自动制孔标准件、叠层、厚度、工艺参数等信息提取规则,利用DELMIA中标...     

飞机制孔爬行机器人的位姿调节研究

飞机制孔8足并联爬行机器人是由多个构件组成的一个复杂的多维运动系统,末端执行器姿态的调整不是通过设置独立的运动轴来实现,而是通过所有腿的复合运动(升/降)来实现。当进行制孔运动时,需要实时计算各腿的空间位置和调节量,实现刀具沿着加工点处法矢方向进行制孔。通过分析各构件的空间几何位置关系建立调姿计算局部坐标系,根据机器人的动作特点,建立末端执行器空间运动坐标系;利用机构在调姿过程中,各腿一直与动平台保持垂直这一特点,建立空间变换矩阵;根据测量系统给定的制孔处法矢,计算各腿的伸缩量和空间位置补偿量;把末端执行器看作一只虚拟的腿,可用同样的方法求得其X、Y、Z向的调整量。从而不需要设置独立的旋转轴就能实现机器人的位姿调节。     

轻型自主爬行制孔系统集成控制技术

针对机身筒段大部件的装配需求,设计了由自主多足移动机构与多功能末端执行器两大功能模块组成的轻型自主爬行制孔系统。基于集成控制的总体需求,设计了上下位机分层控制体系。利用Microsoft Visual Studio平台开发了上位机集成控制软件,用以规划整个钻铆系统的加工任务,监测现场加工任务的执行情况。利用德国倍福软PLC技术实现对整个系统终端硬件的实时控制。在明确了集成控制的总体方案后,设计了基于工业网络的硬件组态和基于多软件平台的软件组态。最后,在不同倾斜角度的曲面工装上进行了机器人的行走和钻孔试验。试验结果表明轻型自主爬行制孔系统结构设计合理,集成控制系统性能稳定,能够稳定实现行走和钻孔功能,制孔质量满足要求。     

自动制孔设备在某飞机尾翼装配中的应用研究

通过自动制孔技术在某飞机尾翼装配中的应用,介绍了自动制孔技术的特点。在自动制孔系统的应用过程中对其关键技术及相关工艺参数进行了试验研究,对比了自动制孔技术与传统制孔方法的效果。     

基于PMAC的柔性导轨制孔设备控制系统研制

针对上海交通大学研制的应用于飞机机身、机翼蒙皮进行制孔的柔性导轨自动制孔设备,提出了一套以PMAC运动控制卡为核心的开放式数控系统的设计方法。根据飞机自动制孔的特点与要求,设计并分析了柔性导轨自动制孔设备的整体框架、硬件构成、软件模块、设备坐标系下加工代码生成方法。初步制孔试验表明,该系统实现了设备设计功能,能够实现群孔加工。     

飞机装配制孔技术发展浅析

现代飞机结构设计中复合材料及钛合金的使用日益广泛,对制孔质量及制孔效率的要求更高,相应的装配制孔技术随之发展,针对飞机装配过程制孔技术的发展及应用,重点介绍了半自动制孔和自动制孔技术的工艺特点、所使用的主要工具设备及其适用范围。     

一种大型飞机飞行自动控制系统设计

现代飞机的各项性能都大幅度提高,飞行控制系统变得越来越复杂,使得设计也变得更加复杂和困难,这都会使飞行控制系统发生故障的可能性越来越大.相应地,对各相关部件的可靠性、准确性也提出了越来越高的要求. 飞行自动控制系统是大型飞机的重要组合驾驶设备,该系统与飞机组成一个闭环控制系统.在这个闭环控制系统中,飞机是被控对象,飞行自动控制系统是控制器.利用飞行自动控制系统控制飞机,可实现飞机的自动飞行和自动着陆.     

关节机器人制孔过程仿真系统开发

针对不同类型制孔机器人的仿真,提出了一种机器人可重配置的建模方法。该方法根据机器人的不同类型,建立虚拟的部件及运动关系树结构,对机器人的结构进行不同的配置。采用面向对象技术,在Windows操作平台上选用Visual C++6.0结合SGI公司提供的OpenGL库进行开发。针对一款携带制孔末端执行器的关节机器人,在仿真系统上进行机器人配置,结合关节机器人运动学方程及轨迹规划实现机器人模型在软件界面中的动态显示。     

飞机轻型自动化制孔系统及关键技术

飞机装配技术面临着自动化、数字化和柔性化的发展趋势,面对日益激烈的竞争,在研制飞机自动化装配系统时需要综合考虑装配效率、系统柔性、设备成本等因素.与壁板自动化装配常用自动钻铆系统不同,自动化制孔系统更常用于部段总装和部件对接,这些位置由于开敞性问题往往只适合采用自动化制孔的方法.轻型自动化制孔系统是在装配效率、系统柔性和设备成本之间折衷的一种方案,受到国内外业界的普遍重视.     

机器人自动制孔技术在飞机装配中的应用

采用机器人进行飞机结构件自动化钻铆工艺过程可以提高制孔、铆接质量,从而提高飞机制造装备的柔性和自动化程度,并保证飞机使用寿命,最终提高飞机制造的总体水平。采用机器人进行飞机结构件自动化制孔在我国航空制造领域的应用还不成熟,特别对于机器人自动制孔应用软件研究及制孔模拟仿真还没有完全掌握,因此对机器人自动制孔技术的研究至关重要。     

基于并联机构的轻型自主爬行钻铆系统法向调姿算法

法向调姿是飞机部件自动化钻铆的技术基础,是提高制孔质量的技术保证。根据飞机装配自主爬行钻铆系统的功能需求分析,设计了一套基于并联机构法向调姿的轻型自主爬行钻铆系统,采用改进的Grubler-Kutzbach算法对其进行自由度分析,论证该系统符合法向调姿时所需的5自由度运动。搭建了法向检测及法向调姿数学模型,提出了在保证虚拟刀尖点位置不变的情况下末端执行器由初始状态调姿到期望的姿态时并联机构所需调整量的位置逆解算法和算例,并运用Matlab对算法进行算例验证。结果表明:法向调姿位置逆解算法正确,计算过程简单。     

航空制孔机器人末端执行器高精度制孔方法研究

铆接是飞机装配中的一种重要连接方式,铆接孔的垂直度精度对铆接质量有重要影响.传统的手工制孔存在加工质量低、工作强度大和效率低下等问题,已经不能满足高精度和高质量的飞机装配要求.针对飞机蒙皮铆接孔垂直度精度的自动制孔问题,提出了一种高精度的自动制孔方法.采用四点曲面测量方法获得制孔点法线,并通过双偏心盘调姿机构来实现制孔点法线与钻头轴线的重合,实现了高精度的制孔.在航空制孔机器人上进行了制孔试验,试验结果验证了该方法的正确性和有效性.     

现场实时数据驱动的翼身制孔过程三维可视化监视研究

针对飞机大部件数字化柔性装配过程,面向制孔现场局部区域开敞性差、人工观察视角受限、制孔过程信息可视化程度不高等问题,提出了一种现场数据驱动的翼身制孔过程三维实时可视化监视方案。提出了面向现场可视化监视的制孔系统数据集,描述了虚实制孔场景的数据集成流程,根据实际需求给出了三维视角管理和孔位特征实时可视化生成的实现方法。基于CATIA平台开发实现了制孔过程三维可视化现场监视原型系统,该系统通过建立与现场设备服务器的连接,实时获取制孔过程数据,能够直观、动态、多维地展现实际制孔过程,提高对飞机大部件制孔过程的现场监视能力。