基于构架和构件复用的飞机自动钻铆开放式数控系统

针对当前轻型自动装配系统数控系统开发过程中周期长、稳定性差的问题,提出一种基于构架和构件复用的开放式数控系统,可实现软件复用,降低开发成本和周期.结合EtherCAT工业以太网和Ethemet技术进行了钻铆系统的集成,并在单机器人自动钻铆系统和双机器人自动钻铆系统上进行了验证,验证系统可行.     

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。     

面向工业机器人的数字孪生建模精度补偿方法

针对现有工业机器人智能装备建模感知监测精度缺失,依靠理论参数建模精度低等问题,本文以工业机器人铣削系统为研究对象,构建了高精度光栅尺实时测量机器人关节转角的数字孪生监测系统,避免了齿轮间隙、编码器丢码等关节转角误差对数字孪生建模准确度的影响;根据MD–H运动学建模方法建立了数字孪生驱动模型,采用L–M算法对工业机器人建模参数进行辨识修正,减少了机器人数字孪生模型中几何误差的影响;开发了数字孪生交互系统平台,用以监测、控制物理空间的工业机器人铣削系统的作业运动。利用辨识后的机器人关节参数构建的数字孪生模型,使得工业机器人铣削系统运动点位的建模精度从±1.6905 mm提高到了±0.3304 mm,提高了4.12倍,表明本文针对工业机器人数字孪生建模方法的正确性和建模参数辨识方法对建模精度补偿的可行性。     

基于工业机器人的飞机柔性装配技术

研究了基于工业机器人的飞机柔性装配技术,着重讨论了机器人精度补偿、末端执行器设计、法线检测与找正、系统控制、离线编程等关键技术。通过在小翼部件加工中的应用,达到了孔位精度±0.5mm、法向精度±0.5°等关键技术指标。结果表明,对于特定应用对象采用机器人技术进行飞机部件自动装配为一个理想、低成本的解决方案,随着当今工业机器人性能不断增强,配以末端执行器和相关的补偿系统,在航空工业作为装配平台是可行的。     

基于仿真分析的压铆力预测模型

铆接是飞机结构机械连接的主要方式,压铆力作为影响铆接质量的重要因素,传统的计算方法通常是建立在体积不变的假设之上,且不考虑钉杆材料被压入钉孔部分的体积,导致模型误差较大。为此,依据仿真分析结果和铆钉材料的流动趋势,引入体积缩减系数来描述钉杆被压入钉孔部分的体积,建立压铆力预测模型,并与已有的试验数据进行对比,结果表明计算值与试验值的一致性较好,该模型可以用来预测铆接过程中压铆力的大小。     

机翼蒙皮无损检测生产线中扫描路径优化方法

复合材料机翼蒙皮尺寸大、形状复杂、易回弹,无法采用机床等传统方式进行无损检测,机器人柔性化、智能化的特点,为无损检测生产线提供了全新的思路。针对此类问题,提出了大型机翼蒙皮连续曲面无损检测生产线及路径优化方法。利用双机器人搭载超声扫描设备,采用两次检测策略,第一次扫描对复合材料曲面进行重建,提高第二次透射式无损检测的精度。根据机翼的形貌,提出了一种平行于桁条行切的总体扫描策略,根据曲率利用最小二乘法将点集分组,之后应用混合遗传LM算法进行路径优化,即采用改进型遗传算法进行启发式全局优化,之后采用LM算法进行确定性局部优化,高效得到其最优扫描路径。在RoboDK中进行仿真,利用机器人搭载超声检测末端对蒙皮进行扫描。最后采用机器人搭载线激光扫描仪对优化路径进行精度验证。仿真及试验结果表明,相较于传统的检测方法,该方法满足无损检测约束条件,平均检测效率提高9.2%。     

双机器人钻铆系统协同控制与基坐标系标定技术

为提升机器人飞机自动钻铆质量并提高自动制孔铆接率,对双机器人协同的飞机自动钻铆技术进行研究,提出双机器人协同自动钻铆工作流程.针对协同运动提出为机器人进行编码,利用Ethernet(TCP/IP)实现系统和机器人之间的信息传输.为了保证系统的完整性,将机器人单侧信息转化到另一侧的机器人下,采用激光跟踪仪并利用单位四元数法对双机器人基坐标系进行标定.最后在KUKA的KR-500双机器人和其30m扩展第七轴上进行协同运动和控制系统试验以及双机器人定位重合度测试,验证了系统的有效性,试验表明因该方法带来的误差可以忽略不计.     

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.     

麻花钻钻削碳纤维复合材料/铝合金叠层材料的轴向力研究

工艺参数和刀具参数对碳纤维复合材料/铝合金叠层材料的钻削轴向力及制孔质量具有重要的影响.使用普通硬质合金麻花钻对该叠层材料进行钻削试验,分析主轴转速、进给量、麻花钻顶角和螺旋角对钻削轴向力的影响规律,并对试验结果进行回归分析和方差分析,得到了关于工艺参数和刀具参数的初步优化结论.