基于iGPS的飛機部件對接技術(shù)研究

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1、論壇FORUM基于iGPS的飛機部件對接技術(shù)*研究12212陳良杰,孫占磊,景喜雙,宋彰桓,趙罡（1.北京航空航天大學(xué)大型飛機高級人才培訓(xùn)班，北京100191；2.北京航空航天大學(xué)機械工程及自動化學(xué)院，北京100191）[摘要]數(shù)字化測量技術(shù)是實現(xiàn)飛機高質(zhì)量、高效率自動對接的基礎(chǔ)。iGPS具有多點同時測量、測量范圍大、可擴展性強等優(yōu)點，可以為飛機部件對接提供全局性、實時性的位置姿態(tài)信息，是實現(xiàn)飛機部件自動化對接數(shù)字化測量和定位的有效手段。針對將iGPS引入飛機部件對接環(huán)節(jié)所面臨的問題，概述基于iGPS的飛

2、機部件對接系統(tǒng)的組成和工作原理，提出系統(tǒng)所面臨的實時測量、坐標系統(tǒng)一、位姿比對、調(diào)姿軌跡規(guī)劃等關(guān)鍵技術(shù)，并根據(jù)現(xiàn)有算法給出相應(yīng)的解決方法。以ARJ21翼身對接作為應(yīng)用實例，驗證了系統(tǒng)各關(guān)鍵技術(shù)解決算法的可行性。關(guān)鍵詞：iGPS；部件對接；實時測量；位姿比對；軌跡規(guī)劃DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2017.11.034裝配在飛機的制造過程中約占在iGPS的性能測試及輔助測量，還整個工作總量的40%~50%，裝配質(zhì)未形成較為系統(tǒng)的應(yīng)用方案，尤其在[1]量直接影響飛機的最終性能。飛飛

3、機部件對接中，iGPS的應(yīng)用研究機部件對接是裝配的重要環(huán)節(jié)，對接才剛剛開始。的效率會影響整機裝配效率，對接質(zhì)針對iGPS的應(yīng)用現(xiàn)狀，結(jié)合其量則會直接影響整機性能，數(shù)字化測測量特點和飛機自動化裝配需求，本量技術(shù)是提高飛機部件對接效率和文提出基于iGPS的飛機部件對接系[2-3]質(zhì)量的有效途徑。統(tǒng)，分析系統(tǒng)的主要組成部分和工作iGPS（indoorGPS）能多點同時原理，提出系統(tǒng)所面臨的關(guān)鍵技術(shù)難測量，擴展性好，能提供飛機部件實點，并根據(jù)現(xiàn)有算法給出相應(yīng)的解決時性和全局性的測量信息，是解決飛方法。通過裝配現(xiàn)場

4、ARJ21翼身對機自動化裝配領(lǐng)域數(shù)字化測量和定接實例，證明基于iGPS的飛機部件位問題的新型方案。目前，國外航空對接系統(tǒng)能為飛機自動化裝配領(lǐng)域陳良杰制造企業(yè)已經(jīng)把iGPS作為飛機自動提供便捷的、自動化程度較高的對接碩士研究生,主要研究方向為飛機化裝配平臺上的測量手段之一，顯著方案。數(shù)字化制造。提高了飛機裝配效率。美國波音公司在787裝配平臺上，使用iGPS作基于iGPS的飛機部件對接系統(tǒng)[4]為總裝線的測量手段；歐洲空客公iGPS由激光發(fā)射器、iProbe、固司將iGPS應(yīng)用在柔性裝配工裝定位定式探測傳感

5、器（Vector-bar)、標準和部件對接等方面。國內(nèi)飛機制造桿（Scale-bar)、移動工作站和數(shù)據(jù)處企業(yè)如哈飛、成飛和陜飛等陸續(xù)引進理軟件（Surveyor）等部分組成，通過*基金項目：國家商用飛機制造工程技術(shù)研究中心創(chuàng)新基金項目（SAMC13-JS-15-027）。了iGPS測量系統(tǒng)，但目前研究集中前方角度交會原理確定物體空間位34航空制造技術(shù)·2017年第11期DigitalAssemblyTechnologyforLargeAircraft大飛機數(shù)字化裝配技術(shù)[5]置。iGPS測量精度高、動態(tài)

6、跟蹤性法，解算部件的實時位置姿態(tài)，然后法，把iGPS測量坐標系統(tǒng)一到設(shè)計能好、能多點同時測量，特別適用于進行部件調(diào)姿軌跡規(guī)劃，并將調(diào)姿軌坐標系下；飛機自動化裝配領(lǐng)域（圖1）。跡規(guī)劃結(jié)果發(fā)送至部件調(diào)姿控制系（3）采用部件位姿標定算法，根基于iGPS的飛機部件對接系統(tǒng)，最后通過部件調(diào)姿控制系統(tǒng)控制據(jù)部件理論坐標值和當前坐標值，解統(tǒng)，是解決飛機部件自動化裝配的新調(diào)姿定位器進行部件調(diào)姿，如圖2所算出部件的位置姿態(tài)，獲取調(diào)姿驅(qū)動型方案。系統(tǒng)由iGPS測量系統(tǒng)，飛示。器接頭球心當前坐標；機部件對接調(diào)姿軟件系統(tǒng)和部件調(diào)

7、由此可見，基于iGPS的飛機部（4）比對調(diào)姿驅(qū)動器接頭球心姿控制系統(tǒng)3部分組成。iGPS測量件對接有以下5個關(guān)鍵步驟（圖3）：當前坐標與理論坐標關(guān)系，進行部件系統(tǒng)實時采集部件位置姿態(tài)信息，然（1）飛機部件對接調(diào)姿軟件與調(diào)姿軌跡規(guī)劃，解算出調(diào)姿驅(qū)動器各后把測量信息傳遞給飛機部件對接iGPS數(shù)據(jù)處理軟件進行實時通訊，驅(qū)動軸運動增量；調(diào)姿軟件系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)通過坐標對接調(diào)姿軟件獲取部件的位置姿態(tài)（5）飛機部件對接調(diào)姿軟件把系統(tǒng)一算法，把測量坐標系統(tǒng)一到設(shè)信息；調(diào)姿軌跡規(guī)劃結(jié)果發(fā)送到部件調(diào)姿計坐標系，接著根據(jù)部件位

8、姿標定算（2）采用高效的坐標系統(tǒng)一算控制系統(tǒng)。關(guān)鍵技術(shù)及解決方法1iGPS測量數(shù)據(jù)實時獲取技術(shù)iGPS的數(shù)據(jù)處理軟件Surveyor能采集部件的測量信息，但是不方便對數(shù)據(jù)進行直接處理。基于iGPS的激光發(fā)射器飛機部件對接系統(tǒng)要求飛機部件對iProbe固定式探測傳感器接調(diào)姿軟件能實時獲取部件的位置姿態(tài)信息用于部件位姿比對和調(diào)姿軌跡規(guī)劃，因此需要研究iGPS測量數(shù)據(jù)實時獲取技術(shù)，對Surveyor進行二次開發(fā)，保證對接調(diào)姿軟件能同