飛機(jī)大部件自動(dòng)對接同步調(diào)姿方法.pdf

《飛機(jī)大部件自動(dòng)對接同步調(diào)姿方法.pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、飛機(jī)大部件自動(dòng)對接同步調(diào)姿方法戴肇鵬1，黃翔1，李瀧呆1，邢宏文2(1．南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院，南京210016；2．上海飛機(jī)制造有限公司，上海200436)[摘要】提出了飛機(jī)大部件自動(dòng)對接同步調(diào)姿方法，實(shí)現(xiàn)了大部件調(diào)姿基準(zhǔn)點(diǎn)的連續(xù)自動(dòng)跟蹤測量和位姿連續(xù)調(diào)整。在此基礎(chǔ)上開發(fā)了集測量場構(gòu)建、大部件位姿解算和調(diào)整等功能于一體的大部件自動(dòng)對接集成控制軟件，并在ARJ21飛機(jī)翼身自動(dòng)對接現(xiàn)場進(jìn)行了應(yīng)用試驗(yàn)，結(jié)果證明該方法能有效完成飛機(jī)翼身自動(dòng)對接過程，提高測量和對接效率。關(guān)鍵詞：大部件自動(dòng)對接；同步調(diào)姿；連續(xù)自動(dòng)跟蹤測量DoI：10．16080／j．issnl671—833x．2016．04

2、．052戴肇鵬碩士。畢業(yè)于南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院航空宇航制造工程系。研究方向?yàn)轱w機(jī)大部件自動(dòng)對接調(diào)姿技術(shù)。主要參與課題：南京航空航天大學(xué)與上海飛機(jī)制造有限公司合作的工信部民用飛機(jī)大部件自動(dòng)對接裝配技術(shù)項(xiàng)目一《翼身自動(dòng)對接測量與控制技術(shù)》，主要負(fù)責(zé)自動(dòng)對接關(guān)鍵技術(shù)研究與集成控制軟件開發(fā)。?；痦?xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51275234)；航空科學(xué)基金資助項(xiàng)目(20132252027)。52航空制造技術(shù)·2016年第4期飛機(jī)大部件對接傳統(tǒng)工藝上采用模擬量傳遞模式，采用固定工裝型架和人工對接方法，對接效率低且精度難以保證，而國外已普遍采用數(shù)字化柔性自動(dòng)裝配方法【l‘3】。近年來，我國

3、航空制造企業(yè)引進(jìn)了數(shù)字化測量設(shè)備、數(shù)字化柔性定位裝置等，開展了飛機(jī)大部件自動(dòng)對接的初步研究和應(yīng)用，提高了對接效率和質(zhì)量【4】。飛機(jī)大部件自動(dòng)對接系統(tǒng)主要由數(shù)字化測量系統(tǒng)、柔性支撐定位器、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、集成控制系統(tǒng)等組成。其中數(shù)字化測量系統(tǒng)中主要采用SA、Axyz等通用測量軟件控制激光跟蹤儀、激光雷達(dá)等數(shù)字化測量設(shè)備進(jìn)行測量，或使用測量設(shè)備軟件開發(fā)工具包(SDK)結(jié)合VC++、VB平臺開發(fā)專用測量軟件實(shí)施測量；而集成控制系統(tǒng)中采用控制軟件負(fù)責(zé)大部件位姿解算和定位器軌跡規(guī)劃，甚至還需要開發(fā)軟件管理測量和對接數(shù)據(jù)[4-610浙江大學(xué)邱寶貴等開發(fā)了大型飛機(jī)機(jī)身調(diào)姿與對接系統(tǒng)，該系統(tǒng)軟件由集成管

4、理系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成【”。南京航空航天大學(xué)朱永國等針對ARJ21飛機(jī)翼身對接，研究了自動(dòng)跟蹤測量方法和調(diào)姿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)，開發(fā)了測量軟件和主控軟件[8】。這種方式主要存在以下缺點(diǎn)：測量軟件和控制軟件要分別運(yùn)行在一臺工控機(jī)上，各需要專人進(jìn)行操作，效率較低，特別是當(dāng)大部件調(diào)姿過程較為復(fù)雜時(shí)工作量大；軟件之間需要互相進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)集維護(hù)管理不易統(tǒng)一；軟硬件開發(fā)維護(hù)成本較高，操作過程不夠簡便或效率較低。本文提出的飛機(jī)大部件自動(dòng)對接的同步調(diào)勢方法，實(shí)現(xiàn)了大部件調(diào)姿基準(zhǔn)點(diǎn)自動(dòng)測量、大部件位姿解算和調(diào)整等過程的連續(xù)控制，在此基礎(chǔ)上開發(fā)了集測量場構(gòu)建、大部件位姿解算與調(diào)整等功能于一體的大部件

5、自動(dòng)對接集成控制軟件，并在ARJ21飛機(jī)翼身對接現(xiàn)場進(jìn)行了應(yīng)用。同步調(diào)姿方法與流程1同步調(diào)姿原理邕E型y!巨型里Q!趟工．．j!I業(yè)飛機(jī)翼身自動(dòng)對接系統(tǒng)如圖1所示。全局坐標(biāo)系為飛機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)模確定的對接坐標(biāo)系。定位器固定在地面或工裝上，其自身坐標(biāo)系方向、軸運(yùn)動(dòng)方向與全局坐標(biāo)系方向相同，可沿x、，-、Z向運(yùn)動(dòng)。定位器上安裝有光柵尺、編碼器及力學(xué)傳感器，可反饋定位器受力和位置信息。機(jī)身采用托架式調(diào)姿機(jī)構(gòu)，前后托架各固連兩個(gè)定位器，主動(dòng)驅(qū)動(dòng)為FX、FZl、FZ2、LX、LY、LZ3、L4軸；機(jī)翼定位器采用3一PPPS并聯(lián)調(diào)姿機(jī)構(gòu)，采用3-2—1定位，主動(dòng)驅(qū)動(dòng)為Xl、】，1、z1、y2、規(guī)、乃軸，

6、其余方向?yàn)殡S動(dòng)，采用單臺或多臺激光跟蹤儀進(jìn)行測量。機(jī)身和機(jī)翼工裝上各有4個(gè)調(diào)姿基準(zhǔn)點(diǎn)表征其位置姿態(tài)，地面和固定工裝上分布多個(gè)公共基準(zhǔn)點(diǎn)(ERS／TB點(diǎn))用于測量場構(gòu)建，這些點(diǎn)在全局坐標(biāo)系下均有理論值。其中機(jī)翼調(diào)姿基準(zhǔn)點(diǎn)布置在機(jī)翼下側(cè)，距離遠(yuǎn)，高度高，人工引光難度大，采用自動(dòng)測量方法測量，即直接驅(qū)動(dòng)激光跟蹤儀在指定位置附近搜索并測量。在ARJ21飛機(jī)翼身對接過程中，首先進(jìn)行中機(jī)身調(diào)姿，然后分別進(jìn)行左機(jī)翼調(diào)姿和右機(jī)翼調(diào)姿，機(jī)翼調(diào)姿時(shí)進(jìn)行翼身對合。每個(gè)大部件調(diào)姿過程大體一致，其基本流程如下：(1)數(shù)字化測量場構(gòu)建。采用單臺或多臺激光跟蹤儀布站，保證大部件上調(diào)姿基準(zhǔn)點(diǎn)可測。激光跟蹤儀測量調(diào)姿基

7、準(zhǔn)點(diǎn)附近區(qū)域5～8個(gè)公共基準(zhǔn)點(diǎn)，與其理論值進(jìn)行坐標(biāo)系擬合，得到測量坐標(biāo)系與全局坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系，從而建立測量基準(zhǔn)。(2)調(diào)姿基準(zhǔn)點(diǎn)測量?；谏鲜鲎鴺?biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系和調(diào)姿基準(zhǔn)點(diǎn)在全局坐標(biāo)下的坐標(biāo)值，解算調(diào)姿基準(zhǔn)點(diǎn)在測量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，然后采用自動(dòng)測量方法，測量調(diào)姿基準(zhǔn)點(diǎn)實(shí)際位置坐標(biāo)。大部件上架時(shí)，調(diào)姿基準(zhǔn)點(diǎn)實(shí)際位置已在理論位置附近，因此首次測量時(shí)的全局位置可以采用調(diào)姿基準(zhǔn)點(diǎn)理論值，或者根據(jù)定位器位置反饋進(jìn)行解算。(3)大部件位姿解算和調(diào)整。根據(jù)調(diào)姿基準(zhǔn)