基于力位协同控制的大飞机机身壁板装配调姿方法

为校正中机身壁板由于重力和调姿内力产生的变形，提高中机身壁板装配调姿精度，提出了一种基于力位协同控制的装配调姿方法。通过将调姿机构等效为并联机构，推导了调姿机构的解析正反解模型；根据螺旋理论，建立了力传感器测量值与重力、调姿内力之间的映射关系，实现重力补偿值的动态计算，基于局部刚体-弹性连接假设，通过多元线性回归方法构建了调姿内力转化为位置补偿量的模型；根据Clamped-Free变形协调原理，简化了定位器调姿内力之间的协调关系，在此基础上提出了重力前馈补偿和调姿内力转化为位置补偿的力位协同控制策略，并对其进行了理论分析与设计。最后，对所提出的控制策略进行了仿真分析，结果表明采用力位协同控制方法，调姿定位精度提高35.3%，调姿内力降低77.8%，通过应用实验，说明了该方法的可行性和有效性。     

基于并联构型的飞机装配调姿定位机构精度研究

针对飞机装配中机身壁板等组件调姿定位问题,本文首先提出了一种基于3-UPS并联构型的飞机装配调姿定位机构,该机构可以实现飞机组件装配的6自由度调姿与定位.同时,为提高飞机组件装配精度,分析了各运动副铰链间的误差间隙对飞机装配调姿定位机构姿态的影响,并据此建立了3-UPS并联机构的有效杆长模型.进一步地,基于并联机构位置正解得到了飞机装配调姿定位机构的定位精度模型.最后,通过MATLAB仿真分析了间隙的存在对机构运动精度的影响,为基于3-UPS并联机构在调姿定位中的控制补偿提供了理论基础.     

大型飞机机身调姿与对接试验系统

为实现飞机大部件装配过程的数字化、自动化和柔性化,研制了大型飞机机身调姿与对接试验系统.阐述了该系统的工作原理,通过激光跟踪仪测量试验机身上的检测点,集成管理系统计算试验机身的位姿,控制系统驱动多个三坐标数控定位器协同运动,实现试验机身的调姿与对接.建立了位姿调整机构的运动学模型,针对构建的硬件平台完成了包括集成管理系...     

大型复合材料机身壁板调姿定位与真空吸附柔性工装设计

针对大型复合材料机身壁板需要调姿定位和无损夹持的问题,提出基于混联调姿和真空吸附的柔性工装结构方案。在对复合材料壁板调姿定位工艺流程和真空吸附工艺流程分析基础上,设计一种集成了串联式的X向和Y向十字滑台、并联式的Z向和B角调整模块、真空吸附和A角自适应调节的柔性工装结构,并通过柔性工装试验件进行了功能试验。试验结果表明:调姿定位和真空吸附柔性工装调姿平稳、定位准确、真空吸附安全可靠,满足调姿定位和无损夹持功能要求。     

基于ELM的飞机数字化装配定位运动模型

针对飞机装配中开敞性较差环境下的串联装配机构半闭环定位运动控制问题进行研究,提出了基于极限学习机(EML)算法的飞机数字化装配定位运动模型。通过分析飞机数字化装配串联定位机构的运动学模型特点及性能要求,提出了飞机数字化装配定位运动的单隐含层前馈神经网络模型,并基于极限学习机提出了装配定位运动的数据辨识模型,且最后给出了基于极限学习机算法的定位运动离线辨识方法。通过将某大型飞机机身壁板柔性预定位工装作为试验平台进行验证,结果表明,获得的定位运动模型使直接装配定位精度达到±0.25 mm,满足某大型飞机机身壁板长桁的装配定位精度要求±0.50 mm。试验系统涉及的若干关键技术已应用于某大型飞机的壁板组件装配预定位柔性工装系统。     

柔性薄壁大部件数字化装配调姿算法研究

采用定位器托架混合调姿定位平台,提出了一种飞机薄壁柔性大部件数字化调姿方法。首先,采用奇异值分解法(SVD)计算机翼位姿,通过运动学逆解得到定位器各轴的运动状态。其次,根据飞机大部件易变形的特点,提出了一种消除位姿计算误差的建立飞机部件坐标系的方法,实现快速高精度调姿。最后,将该方法应用于飞机机翼的调姿,经测量调姿精度满足装配要求。     

飞机复合材料壁板装配变形控制技术研究与应用进展

复合材料由于性能优越,在新一代飞机上的用量逐步提升,提高复合材料结构的装配质量,降低装配应力和变形,变得愈发重要。复合材料构件在装配时有不同于传统金属结构的特点,如尺寸大、刚性弱、自重变形大、制造偏差大,且强迫装配时易发生损伤。因此为适应复合材料结构的装配需求,需要开发新的技术和方法。本文以空客A320机翼翼盒模型为例,阐述了飞机复材结构典型装配过程,指出装配过程中存在大量依赖工程经验、间隙形状难以预测、工装调型能力弱等问题;针对上述问题,综述了国内外面向复材结构容差控制的装配仿真技术、飞机复合材料壁板装配变形在线调控技术和复材壁板装配变形对服役性能影响研究等解决方法;最后指出了国内在飞机复合材料壁板装配变形控制技术中的不足与差距,以及目前的发展趋势和未来的发展方向。     

基于工业机器人的机身系统件定位方法研究

针对传统系统件安装工艺采用固定式定位工装导致装配系统开敞性差、柔性程度低的问题,提出了基于工业机器人的机身系统件定位方法,确定了系统件辅助定位工装的标定方法,基于奇异值分解法和位姿等价变换原理确定了工业机器人的位姿调整算法,最后通过系统件辅助定位工装定位试验得出了系统件的定位精度。     

数字化协同测量在飞机弱刚性零件加工中的应用

针对飞机弱刚性蒙皮零件的高精度加工要求,通过机器人铣削系统协同标定、蒙皮边界提取与逆向建模、末端执行器定位修正等技术研究,实现飞机蒙皮、口盖、壁板类结构件边部余量检测及加工在线修正,边界测量精度0.1mm,末端执行器定位误差不大于0.2mm。经验证,本研究满足了四代机制造对数字化测量的要求,显著提高了飞机蒙皮壁板自动化铣削和数字化水平,促进了飞机制造从传统的手工装配向智能化装配模式的跨越。     

面向航空发动机薄壁回转体复材构件装配的机器人调姿定位系统

航空发动机上薄壁回转体复材构件的制造装配涉及到调姿定位、制孔、铆接、涂胶等工序,而调姿定位效率和定位精度关系到产品的产能和装配质量。为了进一步提高该产品的装配质量和装配效率,研制了一种机器人调姿定位系统以替代人工装配调姿定位作业。该系统是基于RV传动的4自由度高刚性机械臂,能对薄壁回转体复材构件进行自动抓取和高精度快速调姿定位,为航空发动机薄壁回转体复材构件产品的数字化制造装配调姿定位提供了新的技术手段和工艺装备。     

激光跟踪仪在某型飞机制造中的应用研究

阐述了激光跟踪仪组成、测量原理及误差补偿方法。利用激光跟踪仪分别在某型飞机后机身总装、大部件对接和质量检测工位构建了空间测量系统。实现了部件装配平台运动闭环控制,完成了飞机大部件预总装动态调姿引导,对飞机部件装配质量进行了定量监控,大幅度提高了飞机装配效率和质量。     

基于并联装配模型的飞机壁板件装配偏差分析

飞机是一种对气动外形准确度要求很高的机械产品,壁板件作为飞机机身的主要部件,其装配质量将会影响飞机的装配质量及性能.目前,对壁板件的装配偏差分析主要还是按照传统的柔性件装配偏差模型进行,而没有针对壁板件的装配工艺特点进行建模分析,这势必会造成分析偏离实际装配情况,导致结果精度不高.本文针对壁板件装配工艺特点提出一种并联装配模型,在小变形、线弹性假设下对其进行装配偏差分析,建立并联装配偏差模型,在此基础上,按照壁板件装配顺序建立壁板件装配偏差模型,为壁板件装配偏差分析及预测提供理论和技术手段.并以具体案例模型分别对所提出的并联装配偏差模型及壁板件装配偏差模型进行了求解及仿真装配验证.     

面向自动钻铆机的机身壁板模块化工装设计

基于对飞机机身壁板装配的结构特点与自动钻铆机钻铆工艺性的深入分析,针对某型号飞机机身壁板装配,研究某型飞机机身壁板装配工艺基础上,设计一套能够适应自动钻铆机机身壁板装配模块化工装。该工装可实现不同型号飞机机身壁板定位装配,可与自动钻铆机良好结合,为提高不同型号机身壁板装配二次定位精度和装配质量的稳定性与缩短生产准备周期提供了保障,同时结合人机仿真技术与动态测量技术验证该工装在某型机身壁板装配中的应用。     

虚拟飞机姿态评价系统在数字化装配中的应用

目前飞机大部件数字化调姿、定位技术在飞机制造业得到了推广及应用,但在飞机大部件调姿、定位过程中,不同测量点的选择可能造成不同的飞机姿态;零件制造、部件装配、测量设备等各环节引入的误差积累也会导致飞机位姿状态与飞机理论模型的偏差,飞机状态无法与理论位置最佳匹配.为最小化飞机姿态误差,提高飞机调姿、定位效率,提出一种用于飞...     

工业机器人视觉定位系统的实现

描述了一种利用机器视觉技术的工业机器人定位系统,可用于飞机小型零部件的装配定位和复合材料胶结部件的加压保压等作业。系统利用双目相机对目标工件上的反射靶标进行测量,获取机械臂末端与工件间的相对位姿关系,系统控制模块根据位姿反馈驱动末端进行位姿调整,实现末端对工件的精确定位。利用激光跟踪仪对位姿偏差进行测量,结果表明位置误差为0.11mm,姿态误差为0.04°,在定位精度和稳定性方面均能满足实际应用需求。     

复合材料机身壁板的强度分析与试验验证

复合材料在大型客机机身主承力结构应用是近年来的发展趋势，通过分析与大型壁板试验结合的方式研究了复合材料机身壁板的静力承载能力，以及疲劳与损伤容限特性。采用理论公式、半经验公式、有限元模态分析研究了蒙皮的屈曲载荷、壁板的承载能力。依靠创新的机身壁板多轴载荷试验系统，模拟机身壁板的实际受载情况，实现充压载荷、拉伸/压缩、剪切载荷的独立施加与组合施加。通过静力试验验证蒙皮屈曲的工程及有限元分析方法和壁板的剩余强度承载分析方法。引入预埋缺陷、BVID、VID冲击损伤，通过试验研究了损伤对应变分布的影响，并通过疲劳、损伤容限试验，验证了壁板的设计以及损伤的无扩展特性。     

基于摄影测量的移动机器人末端标定方法研究

移动式机器人原位加工与装配技术已逐步应用于大型构件制造,而机器人末端定位能力是保证其制造质量的关键。针对机器人末端定位过程存在测量范围大、视线易遮挡和动态位姿变化复杂等问题,提出了基于摄影测量的机器人末端标定方法。首先利用摄影测量离线测量加工区域内的定位点,获取全局坐标系下定位点坐标;然后基于后方交会求解相机空间位姿,并标定相机与机器人末端位置关系;最后通过机器人末端相机的在位测量获取移动机器人末端姿态参数。结果表明,在物距为1000 mm时,三维各向位置精度优于0.19 mm、姿态角精度优于0.011°,验证了所提方法的有效性。     

某型飞机机身自动对接平台研制

为实现飞机机身对接过程的数字化、自动化和柔性化,研制了分布式机身自动对接平台。阐述了该平台总体构成与设计原理,在详细分析机械系统组成和电气控制系统结构的基础上,完成了平台各系统的集成。利用激光干涉仪器、机身前段样件和机身后段样件对自动对接平台的定位精度、应力控制和自动对接功能进行了测试,测试结果表明:数控定位器定位精度为0.015mm,可满足中机身对接装配精度要求;在调姿过程中前、后段样件的X、Z轴应力较小,不会对机体产生损伤;中机身自动对接平台能够实现中机身前段和后段的调姿、对接及装配完成后对中机身技术指标检测功能。     

六自由度柔性装配机构的三点定位反解算法与运动仿真

为提高大型复合材料蒙皮部件装配效率,提出了一种基于三点定位的六自由度柔性装配系统运动反解算法。首先建立了柔性装配机构的运动模型,然后通过定位和跟踪装配部件上3个不共线的测量点始末位置坐标,利用该算法来求解各个驱动关节的运动量。通过ADAMS软件构建柔性装配机构虚拟样机模型进行仿真分析,发现仿真结果与理论结果一致,验证了算法的正确性。最后,通过仿真获得了柔性定位器的驱动轨迹,结果发现该算法能保证装配部件运动平稳、准确,为调姿机构的精确控制提供技术基础。     

飞机中机身壁板预定位柔性工装技术研究

经过对数字化柔性装配工装技术内涵及柔性工装定位方式深入研究,结合某型飞机中机身壁板装配需求,设计了一套壁板组件预定位柔性工装,开发了基于现场总线的多轴控制系统,通过仿真完善了工装设计。工装能与现有自动钻铆机相配合,形成数字化柔性预定位、钻铆生产线,为提高中机身装配质量及效率,缩短生产准备周期,构建飞机数字化柔性装配生产线提供了一个良好范例。