基于关键特征的飞机大部件对接位姿调整技术

为实现飞机大部件姿态的自动调整,必须先获得大部件的空间姿态表达,进而确定具有6个自由度的调整向量.为此,针对大部件外形面装配误差累积,采用以大部件外形面测量点作为对接基准点进行姿态拟合的传统对接方法难以获得正确对接位置的问题,提出基于关键特征的大部件对接位姿调整方法.该方法首先确定对接大部件的关键特征,获得大部件的对接向量,然后通过优化协调尺寸误差分配建立满足装配质量要求的最优对接矩阵,确定对接过程中的大部件位姿,以提高对接精度与效率.通过在飞机平垂尾对接中的运用,并与一般位姿计算方法比较,验证了该方法的有效性.     

基于孔特征约束的飞机部件位姿优化方法

为了实现飞机大部件的最佳位姿装配、保证装配精度,提出一种基于制造准确度与对接深孔协调准确度的大部件位姿优化算法。以制造特征点的三维相对偏差和协调深孔的位置相对偏差的加权组合为变量,建立部件装配误差评价目标函数;以最小的装配误差为优化目标,将装配过程中对应对接深孔之间轴线的相对偏差为约束条件,建立飞机大部件数字化装配姿态评价的最优化数学模型。对于模型的求解,以奇异值分解算法计算结果作为初值,采用Lagrange法结合粒子群算法进行求解,得到部件的最优位姿,使部件在满足制造准确度的同时对接深孔孔轴方向的偏差最小,满足装配的要求。通过在飞机数字化装配中的运用并与奇异值分解算法进行比较,验证了该算法的有效性。     

飞机部件自动对接的位姿标定计算及软件系统设计

飞机部件对接作为飞机总装过程重要步骤之一,是指将两个或多个相邻组件连接形成大型结构件的过程。国内飞机部件对接装配除了采用传统手动调整的方法外,逐渐引入了先进测量、定位调姿设备,但仍然存在对接自动化程度不高等问题。针对这一问题,提出了一种飞机部件自动对接的位姿标定计算方案,并基于Qt和OSG API设计开发了飞机部件对接软件系统,为实现自动化对接提供了方案及软件支持。     

基于某型机大部件数字化对接技术的研究及应用

飞机装配在飞机制造过程中占有重要的地位,大部件对接的质量对飞机的最终质量和周期有很大程度的影响,传统的飞机多应用刚性工装对接大部件,该方法对接精度较低,数字化对接技术的成熟可以提高部件的对接精度,缩短部件的对接时间。本文以某型机机身上下半部及客舱地板的对接为对象,从部件对接系统初始位置的设定、测量环境的构建、柔性机构的调姿、部件位置的跟踪测量、部件自动对接等方面进行研究,对飞机大部件数字化对接系统的功能和组成进行了介绍。     

一种带权重的飞机翼身装配仿真方法

针对目前传统方法在飞机装配过程中存在的工作量大、测量数据不连续等问题,创造性地结合实际三维数据,设计了一种带有权重的装配算法,给出了完整的飞机虚拟装配流程,可实现针对飞机部件装配的偏差分析和可视化输出,全面反映出飞机装配过程中的间隙情况。该系统的输入是实际测得的待装配部件点云数据,通过一系列高效的处理,最终将待装配件的最优位姿输出。     

飞机部件精准对接技术研究

为提高飞机部件对接的装配质量,针对部件对接的主要问题,提出了应用测量辅助装配法来提高装配准确度并基于该工艺方法的测量、定位基准体系,分析飞机部件精准对接系统的主要组成和工艺过程。归纳阐述了部件精准对接系统的技术要点：部件最佳对接位置的分析方法、大部件空间姿态调整方法。     

基于CATIA的飞机部件虚拟装配质量预评估技术研究

随着"工业4.0"时代的到来和虚拟装配技术的发展,数字化生产和装配越来越多的应用在飞机部件装配和对接过程中。通过对CATIA进行二次开发,提出一种部件装配质量可视化预评估技术。先对部件进行数字化测量,再通过坐标系转换及三维求交法给出干涉分析,预估实际装配过程中可能出现的装配问题,使装配人员在装配前及时发现和解决问题,提高生产效率。     

基于WinCC的飞机大部件自动对接系统开发

针对飞机大部件对接装测控一体化需求开展相关装备研究,结合大部件对接实际工艺需求,突破了定位器布局优化、上下位机通信、自动化测量、多轴同步运动控制、调姿路径规划、对接软件集成等多项关键技术,开发了基于WinCC的飞机大部件自动对接系统,包括定位器系统、自动测量系统和集成控制系统等。该系统集自动化和过程控制于一体,以数据库为桥梁,依靠可靠稳定的上下位机实时通信技术,集成了装测控一体化控制软件,实现了飞机大部件的自动测量和自动调姿,进一步提高了飞机大部件对接的自动化程度和效率。     

飞机装配大部件自动调姿控制系统的设计

基于飞机数字化装配技术设计了一套飞机大部件自动调姿系统,介绍了控制系统的结构,包括系统构成、硬件设计和软件设计。整个控制系统采用Twin CAT 3作为中央控制核心,通过Profinet总线技术与下位机Rexroth的Indra Control L65实现实时通信。利用激光跟踪仪还原飞机装配坐标系,建立数字化测量系统,以力传感器反馈数据为调姿过程参数,调用调姿算法控制数控定位器的调姿和自动托架的辅助支撑。     

基于激光跟踪仪和机器视觉的飞机翼身对接装配偏差动态综合修正

提出一种基于激光跟踪仪和机器视觉的飞机翼身对接装配偏差动态综合修正方法。在对合前机翼调姿阶段,利用人工鱼群粒子滤波算法对机翼调姿控制点坐标进行跟踪与估值,结合多项式轨迹规划与定位器运动学逆解,建立翼身对合前机翼位姿的修正数学模型。在翼身对合阶段,利用加权最小二乘异质传感器信息融合方法,将机器视觉和激光跟踪仪的检测数据进行融合滤波,建立翼身对合质量动态监控和对合偏差综合修正数学模型。试验表明,该方法能显著提升飞机翼身对接装配准确度,实现飞机大部件对接装配偏差的动态修正。     

飞机大部件对接机构驱动分析与优选

飞机大部件对接装配一般通过多个定位器协调运动来实现,由于支撑需求,定位器存在驱动冗余,驱动方式存在多个方案,需要对不同方案进行分析和优选。文章分析定位器的空间布置和驱动方式对装配对接精度和效率的影响,将对接系统抽象为对接并联机构,采用螺旋理论分析了不同定位器布置和驱动方式的运动自由度,计算了不同驱动方式对位姿调整误差的影响。分析和比较了冗余驱动度小于2的几种典型驱动方式,得出了最优方案,为飞机大部件对接装配定位器的设计和控制提供了理论基础。     

双工位4-PPPS飞机装配对接系统几何参数标定方法

双工位4-PPPS并联机构承载能力强、结构稳定,用于飞机机身舱段的装配过程以提高对接效率减轻劳动强度.然而由于对接系统为大尺寸分布式结构,且具有较大的制造和安装误差,很难保证实际对接精度.为了提高4-PPPS机身对接机构的定位精度,提出了两步精度提升方法:首先提出了一种均值迭代方法标定飞机坐标系的基准点,作为整个对接系统的参考坐标系,提升了测量坐标系和飞机坐标系之间的匹配精度.其次,提出了一种基于空间位姿矩阵微分的运动学标定方法,推导出了系统全误差导数方程,可以对多达42个运动学参数进行同时标定.通过本文方法,飞机舱段对接系统的最大位置误差从2.2 mm减小到0.035 mm,最大指向误差从0.08°减小到0.018°.精度测量和对接试验证明了所提出方法的有效性.     

基于激光测距的大部件对接方法及误差分析

针对基于大尺寸测量引导的大部件对接模式成本较高,且精度易受温度等环境因素干扰,提出一种新型的基于激光测距的大部件对接方法,并对其误差因素进行综合分析。给出基于激光测距的对接系统组成及基本原理,采用奇异值分解法对部件当前位姿进行解算,运用几何分析法和小旋量模型构建基于激光测距的大部件对接目标位姿解算模型,依据调姿平台运动学计算各定位器调姿运动量。考虑方法及系统的主要误差来源,采用蒙特卡洛仿真方法分析了误差源对调姿量精度的影响规律。采用大部件对接实验系统对所提方法的有效性及精度进行验证,表明实际对接精度优于0.05 mm。     

面向最优匹配位置的大部件自动对接装配综合评价指标

火箭、飞机、舰船等大型产品结构复杂,多为分段制造后进行总装对接,此类分段大部件对接质量直接影响总体装配质量。传统的对接装配工艺自动化程度低、过度依赖专用检具和人工经验。部件对接装配最佳匹配位置的确定,是提高大部件对接装配效率和质量关键之一,基于先进测量设备和自动化定位装备,建立面向大部件最优匹配位置的综合评价指标体系。首先,基于点集匹配、直线对齐、平面匹配和曲面匹配的数学模型,建立大部件对接结构中各关键特征的装配准确度评价指标;其次,从制造准确度和协调准确度两个方面构建大部件对接装配最优匹配位置的综合评价指标体系,为部件制造质量评估提供有效的评价方法,也为部件之间最优匹配位置求解提供目标;最后,基于实验室自主研发的大部件对接平台,以筒段模拟件对接为研究对象,验证了这一综合评价指标体系在指导大部件装配对接的有效性,与传统工艺相比,可直接保证最优对接位置,提高装配质量。     

针对大部件位姿调整、装配的一种随动固持方法

在飞机等大部件位姿调整、装配应用中,如何保持调整后的位姿并对大部件进行可靠固持一直是个技术难题。提出一种基于低熔点合金相变原理的大部件随动固持方法,并制造了称之为随动定位器的专门固持工装。将圆筒状金属体中的低熔点合金加热熔化,将与大部件刚性连接的心轴插入到液态低熔点合金中,液态低熔点合金冷却、固化后,锁紧与圆筒状金属体刚性连接的内筒,即可在大部件位姿不发生改变的条件下实现对其可靠固持。将低熔点合金加热熔化就可以释放与大部件刚性连接的心轴,使大部件恢复到调姿状态。通过低熔点合金材料性能试验、随动定位器固持强度试验、冷缩过程横向附加作用力试验、有限元计算,证明所提方法简单、易行、可靠。     

大型舱段装配中的水平对接技术

为满足航天器舱段对接装配的高精度、自动化需求,提出一种基于自动化手段的大型舱段对接装配技术,即水平对接技术。从理论的角度介绍了该技术的工作原理,阐述了其基于并联机构的位姿控制和力随动控制两大技术要点,进行了舱段水平对接装配试验。通过实验证明了位姿控制方式能将销钉轴线位姿精度从0.3mm提高到0.1mm,满足舱段对接在销钉插入销孔阶段的位姿精度要求,同时证明了力随动控制能根据支链力变化实时变换舱段位姿,满足舱段对接在压紧密封圈阶段的舱段小变形要求。     

基于激光跟踪仪测量系统的翼身对接技术研究

飞机大部件对接是飞机制造的关键环节,大部件对接的准确度决定了飞机的整体质量。翼身对接作为飞机大部件对接的重要组成部分,其对接质量尤为重要,为提高翼身对接的质量,对基于激光跟踪仪测量系统的翼身对接技术进行研究。首先,对机身与机翼对接的测量基准点进行了选取和对机身的对接工装以及机翼的调姿装置进行了设计。之后,应用激光跟踪仪对机身与机翼测量基准点进行跟踪测量,在线测量控制系统根据测量结果,对机翼位置进行反复调整与修正。最后,对机身与机翼测量基准点的测量数据进行分析,并对翼身对接准确度进行判断。     

飞机大部件自动化对接集成系统关键技术研究

为提高飞机总装部件对接的装配效率和装配质量,针对飞机部件自动化对接装配集成系统的特点和结构,重点研究了实现自动化对接的3项关键技术:柔性定位技术、虚拟装配技术和最佳匹配技术.并针对技术难点,提出了相应的解决方法.     

基于SIMOTION D455的大部件调姿对合系统研制

为了提高大部件装配的生产质量和效率,缩短制造周期,设计、制造了一套大部件调姿对合系统。在该项目中,设计制造了用于调姿、对合的数控定位器,开发了一套用于调姿和轨迹规划的算法,编写了一套以工艺集成软件为核心的软件系统,大部件调姿对合系统采用西门子SIMOTION D455运动控制器作为执行单元。应用证明,该系统具有良好的操作性和可靠性,极大地提高了大部件装配的装配质量,降低了人员劳动强度,提高了劳动生产率。     

面向飞机大部件对接的标定点选择方法

飞机大部件自动对接中普遍采用靶标点来拟合大部件位姿,因此为了满足靶标点测量精度,需要合理布局测量设备位置以及合理选择拟合坐标转换矩阵的标定点。通过矩阵计算,在分析测量误差传递函数基础上,得出了测量设备的有效测量距离,同时提出了基于标定点的坐标系转换矩阵求解方法和选择标定点原则,最后结合现场采集数据验证了该方法应用在飞机大部件对接中测量靶标点坐标的可行性。