飞机自动制孔末端执行器控制系统设计与开发

针对飞机部件自动制孔工艺需求,在具体分析自动制孔末端执行器工作流程的基础之上,通过稳、动态设计和控制系统建模,基于TwinCAT软PLC开发了一套末端执行器控制系统,并最终实现了PID全闭环控制。试验结果表明,该控制系统操作方便,性能稳定,极大提高了飞机部件的制孔效率和装配质量。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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...     

飞机框式部件柔性装配型架的研究

飞机框式部件柔性装配是实现飞机柔性装配的关键性技术之一,是数字化技术贯穿于飞机装配的全过程。通过对飞机框式部件的工艺及装配型架制造过程的分析,结合飞机数字化制造技术和自动化技术,提出了飞机框式部件柔性装配型架的设计方法。利用孔定位的方式,确定了飞机框上零件的定位分布位置及柔性布局,为飞机框式部件装配提供了柔性化、自动化和敏捷化的制造思路。     

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。     

AD系列轻型飞机部件对接的协调及其保证方法

ＡＤ系列轻型飞机是全复合材料结构的飞机，由机会、左右机翼、前置式平尾和左右垂尾六大部件组成，这些部件之间的连接采用了孔销结构。本文介绍了采用这种孔销连接结构进行连接的步骤及协调方法。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

某新型飞机平尾自动制孔中的刀具应用与研究

在飞机连接装配中,孔加工由于其数量大、要求高、形式多样,因此如何高效高质量完成飞机装配制孔一直是航空制造企业急需解决的难题.例如一架波音747飞机有300多万个连接孔,而美国最先进的F-22战斗机每副机翼要钻14000个精密孔[1].飞机的全部故障总数中,结构件损伤故障的数量一般仅占12％～13％,但是,由于机载成品系统在发生故障后能较为便捷地用新成品代替,结构部件替换起来则比较困难,因此飞机结构件的寿命就决定了飞机的总寿命.如何高效高质量完成飞机装配制孔一直是航空制造企业急需解决的难题.为了满足现代飞机高寿命的要求,可通过多种技术途径改善各连接点的技术状态(表面质量、配合性质、结构形式等),其中一个很重要的途径是通过自动化设备进行自动精密制孔,提高制孔质量[2].     

拉削工艺用于飞机总装精加工

拉削工艺在机械制造业中被广泛地用于零件的内孔精加工,但是很少用干机械装配(包括飞机装配)的最后精加工。我厂为了提高飞机总装的结合工作效率和精加工质量,采用了拉削工艺。首先在部件装配中进行偿试,进而用于飞机总装大部件结合交点孔的精加工。这项工艺改革的成功,取得了显著的技术经济效果。飞机部件交点孔的精加工,有两种类型:一种是飞机的几何参数,靠部件处于水平测量的状态下,在精加工台中用铰孔来保证;另一种是飞机的几何参数靠总装时全机处于水平测量的状态下,采用手工铰孔的办法来保证。我     

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.     

飞机大部件对接及精加工系统研究

飞机机身与机翼大部件对接及孔精加工任务,存在装配对象质量大、所需精加工孔数量多、需要在总装现场进行加工等难点。为解决上述问题,设计了一种飞机大部件对接及精加工系统。在数字化测量系统的定位下,AGV平台装载运输机翼大部件,配合位姿定位系统进行机翼与机身的调姿对接,由孔精加工系统完成孔的精加工。经试验验证,系统的定位误差小于行程的0.1%,精加工孔的尺寸精度满足IT7精度。大批量孔精加工试验中,对接与精加工150个孔用时总计36 h,验证了其部署于实际生产线中的可行性。     

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。