舱段类部件数字化柔性对接系统设计与试验研究

为实现大尺寸、大重量、多约束关系的舱段类部件数字化、柔性化对接,研制了一套舱段类部件数字化柔性对接系统。阐述了该系统的组成及工作流程,通过数字化测量系统测量舱段上的位姿测量特征点,集成管控平台解算其相对位姿,控制并联调姿平台进行运动,实时监控舱段间装配力,实现舱段的调姿与对接。给出了数字化测量系统的应用、基于并联调姿平台的位姿调整与装配力测量及集成管控平台的功能设计,并完成了舱段对接的试验研究。试验结果表明,该系统满足大型舱段类部件柔性对接要求,提高了装配一致性,保证了产品与操作者的安全。     

声激励下机身舱段内传声器布放方法研究

民用飞机客舱和飞机驾驶舱必须要有相对较为安静的声环境,研究机身舱段在声激励下的舱段内声场分布情况具有很重要的意义。以Y7机身声学试验平台为研究对象,主要研究声激励下测量机身舱段内声压级分布图时,传声器的布放方法及位置。为了准确而有效的得到机身舱段内声压级的分布图,在声压级测量过程中引入了插值泫,并分析捅值法在机身舱段内传声器布放方法研究中的应用。最后在半消声室内进行机身舱段内声压级的测量试验,通过试验验证了插值法在飞机机身舱段内声压级分布图中的可行性和有效性。研究结论对以后的测量工作有一定的实用价值。     

载人小行星探测器系统方案概念研究

根据载人小行星探测的飞行任务模式,提出了载人小行星探测器的系统组成方案,探测器由乘员舱、登陆舱、返回舱、推进舱组成,描述了各舱段的主要功能及指标。对乘员舱进行了系列化的设计,并基于不同的乘员舱配置,提出了4种探测器系统方案。依照探测器总质量最小的原则,提出了探测器系统方案选择的流程,并举例对系统方案的选择进行了说明,对乘员舱系列化设计的优势进行了讨论。最后,给出了对部分小行星实施载人探测的探测器系统方案和总质量估计。研究结果可为我国载人小行星探测的方案设计与论证提供参考。     

面向箭体舱段的三维数字化装配工艺

针对火箭舱段传统装配工艺规划和路径规划的方法特点,介绍了一种面向火箭舱段的三维数字化装配工艺方法,给出了三维数字化装配的系统框架和装配工艺规划方案,讨论了数字化装配的结构设计中的各个环节关系,通过虚拟装配平台输出装配动画和视图,建立完善的数据库系统,从而实现了火箭舱段生产现场的三维可视化装配,提高了装配的准确性和装配效率,缩短了装配时间。     

舱内气压的控制方法

本文通过可控性分析和可观察性分析指出,现有的舱压控制系统不是状态完全可控制的,因而不是好的方法。本文提出一种新的控制测量方案,它的控制系统是压力变化速率控制系统,它的测量系统是压力测量系统。这个新的方案是状态完全可控和状态完全可观察的,因而是一个好的方案。     

子母弹不同舱段分离流场特性及运动特性研究

为研究子弹药在不同装配舱段下抛撒分离过程的干扰气动特性,以2层弹舱轴向排布子母弹系统为模型,基于有限体积法,结合非结构动网格技术,通过耦合求解任意拉格朗日欧拉(ALE)描述下的三维非定常可压缩N-S流体控制方程及六自由度刚体运动方程,对时序抛撒方式下子弹在不同舱段分离的三维非定常流场进行了数值模拟。得到了不同舱段下子母弹分离流场的干扰特性及子弹药气动参数变化曲线,分析了子弹分离过程的运动特性,揭示了子弹与母弹激波在不同分离阶段的相互作用过程。为进一步研究子母弹分离干扰流场机理提供了依据。     

基于ZigBee的作业场所安全监测系统设计

针对现有作业场所安全监测系统普遍存在的安全隐患问题,提出了一种基于ZigBee技术的作业场所安全监测系统,凭借基于ZigBee技术的无线传感器网络节点可移动、组网快速简单、成本低、网络易维护等特点,解决了分布复杂的监测区域监测点之间的通信问题,实现对作业场所环境全方位实时监测和预警,大大降低生产安全隐患,该监测系统有着很大的推广应用价值。     

机械臂辅助舱段转位轨迹跟踪控制与精度分析

舱段转位是空间站机械臂的核心任务之一,舱段转位过程中的高精度控制是保证实验舱与核心舱径向对接的重要前提。通过建立转位过程的高保真度仿真模型,分析了不同的整臂控制策略及关节控制策略对转位过程中机械臂轨迹跟踪精度的影响;指出了提高整臂控制精度需要整臂控制和关节控制协调设计,提高关节伺服控制带宽和降低关节目标速度频率都是提高机械臂末端跟踪精度的有效方法。     

民用航空器部件吊装标准编制原则和编制方法

飞机部件吊装是一项安全风险很高的维修作业,本文通过对飞机部件吊装工作的特点分析,系统地提出了编制标准的原则和方法。原则和方法得到实际的应用,对指导制定相关行业标准具有指导作用。     

基于外骨骼技术的舱外作业下肢运动能力增强技术

针对未来航天活动中航天员面对的在复杂环境下携带大量载荷进行长时间、大范围舱外作业的需求对航天员舱外运动能力要求较高的背景,阐述了一种基于外骨骼技术的舱外作业下肢运动能力增强技术,介绍的外骨骼系统包括仿形机械结构分系统、执行机构分系统、能源分系统、感知分系统和控制分系统,还重点介绍了动力学分析与建模、运动状态和运动意图感知、实时控制等关键技术,并通过地面实验数据和仿真证明了这种方法的有效性。     

一种智能防错的辅助人工作业系统开发与应用

针对航空制造业人工装配出现的操作易出错、效率低、培训成本高、质量不稳定等问题,开发了一种辅助人工作业系统,通过投影指示、体感摄像、触摸显示等方式来辅助人员装配。同时对于作业引导、零件选取、螺钉拧紧等易出现问题进行了智能防错设计。通过一种航空机载机电产品的手工装配工程应用,实现了装配过程的辅助引导监控,提高人工装配的质量和效率。     

基于数字孪生的设备加工过程监测技术研究

针对典型航空产品装配生产线的生产过程中缺乏有效的人机交互手段,设备实时运行状态可视化监控程度低等问题,提出了一种基于数字孪生的加工设备运行状态监测方法,包括模型构建与优化处理、NC程序解析与加工仿真、软硬件通信与数据传输和实时仿真与数据分析.最后在某航空发动机外涵机匣装配生产线验证了该方案,可以实现NC程序加工仿真分析...     

光学测量中心站远程监控系统实现

为了在执行航天任务时,远程控制数台光学测量设备对飞弹轨道的精密测量,设计了光学测量设备远程控制中心站。远程控制中心站的硬件系统完成计算机与各外置板卡间的通信,计算机使用带中断支持功能的I/O卡连接B码时统设备辨识出硬件信号;而软件系统则使用核心框架与业务逻辑层分离的方法进行设计。其中,核心框架层完成与所有接入系统的硬件传感器的通信及Windows内核级对象管理功能、中断服务功能、数据文件存储功能,核心框架只有很少的界面;业务逻辑层完成界面展现与数据处理功能,是具体的项目逻辑部分。核心框架与业务逻辑之间使用公用缓冲区与消息机制进行通信,这样,一旦软件系统的核心框架层调试完成后,将可用于更多相似的工程项目。通过分析,光学测量设备远程控制中心站可以实现全自动无人值守。     

基于关键测量特性的飞机装配检测数据建模研究

数字化测量辅助飞机装配技术是实现装配关系数字化协调、提高装配精度与效率的关键技术之一。基于数字化测量的装配过程依赖于产品设计、工艺设计、加工与部件装配等多个环节产生的数据,因此,构建统一的数据模型,实现各环节间的数据关联与映射,是实现基于数字化测量的装配过程监测、调控与质量保证的关键。本文首先提出了"关键测量特性"的概念,拟解决产品设计特性、工艺特性向测量特性的映射,并最终转化为关键测量点集;分析了飞机装配中关键测量特性间的几何数据关系,并揭示了其与部件关键装配关系之间的关联,在此基础上构建了以关键测量特性检测数据为节点的飞机装配广义尺寸链;通过对广义尺寸链各节点、组成环及封闭环的数学表达,构建飞机装配过程检测数据模型;讨论了该模型在飞机装配质量控制过程中的应用模式,并以翼身对接为案例,对基于关键测量特性的飞机装配过程检测数据建模过程及应用进行了阐述。     

基于视觉的大尺度部件相对位姿实时测量方法研究

相对位姿是装配过程中的一项重要监控项。针对大尺度部件对接过程中的相对位姿测量需求,提出了一种基于视觉的相对位姿实时测量方法。该方法利用单目视觉技术,通过采集合作靶标的图像,实时解算大部段间的相对位姿,用于辅助大尺度部件的装配。首先,设计了一套相对位姿实时测量系统,包括搭载单目相机的视觉测量单元,以及用于辅助位姿解算的合作靶标;其次,对相对位姿测量的完整流程进行了研究,包含系统标定方法与实时位姿解算方法;最后,在实验室环境下对位姿测量系统的精度进行测试。试验结果表明,位姿测量系统在垂直于光轴方向的重复精度可达0.02mm,沿光轴方向重复精度优于0.2mm,输出位姿结果时间低于0.3s;对多测量单元组网测量进行了仿真计算,垂直于光轴方向的重复精度优于0.1mm,沿光轴方向重复精度优于0.2mm,输出位姿结果时间优于1.3s。试验结果表明,提出的方法可满足一般大尺度部件对接过程实时位姿监控与对接状态评估的需求。     

大部件对接中iGPS高精度位姿测量优化设计

 为保证大部件对接位姿测量精度,提高对接测量效率,实现大部件最优位姿装配,提出了基于iGPS测量系统的大部件对接位姿测量优化设计方法。首先,基于iGPS系统测量模型和不确定度模型建立对接测量网络,并对其网络测量精度进行仿真分析,优化设计了对接测量网络iGPS多发射器的布站方式;其次,基于对大部件位姿参数求解模型及不确定度模型的仿真分析,优化设计了调姿基准点的布设方式;最后,对某机型大部件对接进行了位姿测量方式的对比实验。结果表明,经过位姿测量优化设计后,大部件对接测量x、y、z的位置调整不确定度均小于0.16 mm,姿态滚转角、俯仰角和偏航角的角度调整不确定度均小于3.1",相较于未经布站优化设计的测量方式,精度至少提高了20%。由此证明该测量优化设计方案能够高效、高精度地对移动大部件进行实时位姿测量,在有效提高大部件对接位姿测量效率及精度方面是可行的。     

基于蒙皮内形定位的飞机壁板柔性装配系统

针对飞机壁板数字化、柔性化制造需求,提出一种基于蒙皮内形定位的飞机壁板柔性装配方法,通过有限元参数化建模,应用蒙皮支撑点寻优算法,实现卡板布局优化设计.根据壁板组件各零件的定位要求,详细设计了壁板柔性装配系统中长桁、蒙皮、角片的柔性定位方式,开发了基于EtherCAT总线的分布式网络控制系统用于完成整个壁板的装配.本系...     

面向航天器微低重力仿真的大型超平支撑平台精密装配技术研究

大型超平支撑平台作为航天器微低重力仿真的大型精密试验设备,具备大尺寸、高承载刚度、全自动精密调节等特点。通过对大型超平支撑平台装配要求及难点分析,构建装配系统组成,制定装配工艺流程,设计调节机构及调节工艺流程,并针对虚拟轮廓构建、精密测量、装配路径规划、调控策略等数字化自动装配关键技术进行研究,最终实现大型超平支撑平台的快速、精密测量与调节,高效率、高质量地完成200块平台的精确装配。     

基于MBSE的飞机大部件智能装配能力建设方法

飞机大部件智能装配能力建设涉及领域多、范围广,多学科、多专业交叉融合特点显著,是一项复杂的系统工程。近年来,飞机智能装配能力建设已实现相当程度的单点技术突破与应用,但并未达到全局最优,亟需采用科学的方法对智能装配体系能力建设进行整体规划与全局优化。提出采用基于模型的系统工程(Model-Based Systems Engineering,MBSE),科学开展飞机大部件智能装配体系能力建设的方法研究,逐级明确、细化智能装配能力建设需求与技术方案,构建相对应的数字模型并采用仿真技术进行不断验证、迭代优化,最终实现智能装配能力效能的最大化。     

基于 STC15单片机和 LabVIEW的电参数监测系统设计

电参数的实时监测对保障用电设备的安全和供配电系统的可靠运行具有重要意义。基于 STC15W4K56S4单片机和 LabVIEW相结合的方式,设计了 1种由上位机、主控模块和测量模块组成的无线交流电参数监测系统。测量模块以 STC15W4K56S4单片机为控制器,采用专用电能测量模块 CS5463测量电压、电流等参数,用液晶模块 OLED显示,无线数据传送采用 nRF24L01模块实现,基于 LabVIEW的上位机程序进行电参数信息显示、参数设置等,实现了远程实时监测。该系统具有测量精度高、电路设计简单、监测灵活方便、易于扩展、人机界面友好等特点。