飛機機翼、垂尾水平測量點打制系統及方法
2023-12-06 08:11:31 1
專利名稱：飛機機翼、垂尾水平測量點打制系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種飛機機翼、垂尾水平測量點的打制系統及方法。
背景技術：
在飛機機翼、垂尾的精加工階段，需要對其上的水平測量點進行打制，以 便飛機總裝完成之後進行水平位姿的檢査和評價。在目前已有的打制工藝中， 首先將飛機機翼、垂尾水平放置，由工人手動操作安裝於測量點下方的一系列 彈簧打點器，對準蒙皮上的水平測量點進行衝擊。由於測量點較多，每個測量 點需要一臺打點器，而且一種打點器的布局設計只能解決一個型號的飛機機翼、 垂尾的測量點打制，缺乏柔性。此外，打點器佔用較多的工作空間，操作、維 護不方便。
工業機器人是目前工業自動化生產中常見的裝備，它可通過示教或編程的 方式進行控制，因此，工業機器人以其靈活性和可達性，配合各種終端執行器 可以實現各種不同的自動化作業，滿足不同的應用需求。比如自動化鑽孔、鉚 接、零件定位和運輸等。將工業機器人用於飛機機翼、垂尾水平測量點的打制， 可以充分發揮以上工業機器人的優點，提高打點作業的自動化水平和效率。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種飛機機翼、垂尾水平測量 點的打制系統及方法。
飛機機翼、垂尾水平測量點的打制系統包括機翼、打點裝置、機器人、機 器人移動底座、機器人底座導軌、夾緊裝置導軌、調姿三坐標定位器、夾緊裝 置、機翼調姿與精加工平臺、柔性工裝，機翼調姿與精加工平臺上設有夾緊裝 置導軌、機器人底座導軌、三個調姿三坐標定位器、五個柔性工裝，夾緊裝置 導軌上設有兩個夾緊裝置，機器人底座導軌上設有機器人移動底座，機器人移 動底座上設有機器人，機器人末設有打點裝置，機翼由三個調姿三坐標定位器、 五個柔性工裝和兩個夾緊裝置固持在機翼調姿與精加工平臺上。
所述的打點裝置包括鋼珠、塗色頭、衝杆、快接法蘭、阻尼減震板、氣缸， 快接法蘭通過阻尼減震板與氣缸相連接，汽缸驅動端依次設有衝杆、塗色頭和 鋼珠。
飛機機翼、垂尾水平測量點打制的方法包括如下步驟
1 )雷射跟蹤儀對機翼調姿與精加工平臺上若干固定觀測點的坐標進行測
量，構建出全局坐標系，獲得機器人的位姿和水平測量點的空間坐標；
2) 機器人移動底座和機器人復位，並將打點裝置正確安裝在機器人的末端；
3) 根據機器人的位姿以及水平測量點的坐標，對機器人的運動路徑進行規 劃，並控制打點裝置到達目標點下方；
4) 通過雷射跟蹤儀對打點裝置進行校準，校準時雷射跟蹤儀測量衝杆的軸 線方向以及衝杆頂點位置，然後由機器人進行校準，打點裝置定位後，通過控 制電磁閥執行打點動作，氣缸的工作氣壓選為0.2 0.3MPa,衝點的同時塗色頭 依靠彈簧的作用在測量點處印上藍色圓環標記。打點裝置與機器人之間安裝有 阻尼減震板，防止打點時對機器人有過大的衝擊反力；
5) 打點完成之後，控制機器人移動到下一水平測量工位，直至任務完成後 復位，如果在打點時發生機器人碰撞幹涉問題，對運動路徑進行修正。
本發明與現有技術相比具有的有益效果(1)工業機器人的示教與編程簡 單，運行程序容易修改，使作業任務具有相當的柔性；(2)機器人由計算機控 制系統控制，提高了作業效率，降低了工人勞動強度；(3)打點裝置通過阻尼 板吸震，減小了對機器人的衝擊；(4)利用快換法蘭連接打點裝置與機器人， 能夠迅速完成打點裝置的安裝與卸載；(5)工業機器人重複精度較高，且通過 雷射跟蹤儀對打點裝置進行空間位姿校正，可以保證打點的精度。
圖1為飛機機翼、垂尾水平測量點打制系統的結構示意圖； 圖2為本發明的打點裝置的結構示意圖中機翼1、打點裝置2、機器人3、機器人移動底座4、機器人底座導 軌5、夾緊裝置導軌6、調姿三坐標定位器7、夾緊裝置8、機翼調姿與精加工 平臺9、柔性工裝10、鋼珠11、塗色頭12、衝杆13、快接法蘭14、阻尼減震 板15、氣缸16。
具體實施例方式
如圖1所示，飛機機翼、垂尾水平測量點打制系統包括機翼1、打點裝置2、 機器人3、機器人移動底座4、機器人底座導軌5、夾緊裝置導軌6、調姿三坐 標定位器7、夾緊裝置8、機翼調姿與精加工平臺9、柔性工裝IO，機翼調姿與 精加工平臺9上設有夾緊裝置導軌6、機器人底座導軌5、三個調姿三坐標定位 器7、五個柔性工裝IO，夾緊裝置導軌6上設有兩個夾緊裝置8，機器人底座導 軌5上設有機器人移動底座4，機器人移動底座4上設有機器人3，機器人3末 設有打點裝置2，機翼l由三個調姿三坐標定位器7、五個柔性工裝10和兩個
夾緊裝置8固持在機翼調姿與精加工平臺9上。
如圖2所示，打點裝置2包括鋼珠11、塗色頭12、衝杆13、快接法蘭14、 阻尼減震板15、氣缸16，快接法蘭14通過阻尼減震板15與氣缸16相連接， 汽缸驅動端依次設有衝杆13、塗色頭12、鋼珠ll。
飛機機翼、垂尾水平測量點打制方法包括如下步驟
1) 雷射跟蹤儀對機翼調姿與精加工平臺9上若干固定觀測點的坐標進行測 量，構建出全局坐標系，獲得機器人的位姿和水平測量點的空間坐標；
2) 機器人移動底座4和機器人3復位，並將打點裝置2正確安裝在機器人 3的末端；
3) 根據機器人3的位姿以及水平測量點的坐標，對機器人3的運動路徑進 行規劃，並控制打點裝置2到達目標點下方；
4) 通過雷射跟蹤儀對打點裝置2進行校準，校準時雷射跟蹤儀測量衝杆13 的軸線方向以及衝杆頂點位置，然後由機器人進行校準，打點裝置定位後，通 過控制電磁閥執行打點動作，氣缸16的工作氣壓選為0.2 0.3MPa，高硬度鋼珠 11 (GCrl5)可在機翼上衝出半徑0.2 0.3mm的點，同時塗色頭12依靠彈簧的 作用在測量點處印上外徑為12mm，內徑為6.5mm的醒目藍漆圓環。打點裝置2 與機器人3之間安裝有矽膠材料的阻尼減震板15，防止打點時對機器人有過大 的衝擊反力；
5) 打點完成之後，控制機器人3移動到下一水平測量工位，直至任務完成 後復位，如果在打點時發生機器人3碰撞幹涉問題，對運動路徑進行修正。
權利要求
1. 一種飛機機翼、垂尾水平測量點打制系統，其特徵在於包括機翼(1)、打點裝置(2)、機器人(3)、機器人移動底座(4)、機器人底座導軌(5)、夾緊裝置導軌(6)、調姿三坐標定位器(7)、夾緊裝置(8)、機翼調姿與精加工平臺(9)、柔性工裝(10)，機翼調姿與精加工平臺(9)上設有夾緊裝置導軌(6)、機器人底座導軌(5)、三個調姿三坐標定位器(7)、五個柔性工裝(10)，夾緊裝置導軌(6)上設有兩個夾緊裝置(8)，機器人底座導軌(5)上設有機器人移動底座(4)，機器人移動底座(4)上設有機器人(3)，機器人(3)末設有打點裝置(2)，機翼(1)由三個調姿三坐標定位器(7)、五個柔性工裝(10)和兩個夾緊裝置(8)固持在機翼調姿與精加工平臺(9)上。
2. 根據權利要求1所述的一種機翼、垂尾水平測量點打制系統，其特徵在 於所述的打點裝置(2)包括鋼珠(11)、塗色頭(12)、衝杆(13)、快接法蘭(14)、阻尼減震板(15)、氣缸(16)，快接法蘭(14)通過阻尼減震板(15) 與氣缸(16)相連接，汽缸驅動端依次設有衝杆(13)、塗色頭(12)和鋼珠(11)。
3. —種使用權利要求1所述系統的飛機機翼、垂尾水平測量點打制方法， 其特徵在於包括如下步驟1) 雷射跟蹤儀對機翼調姿與精加工平臺(9)上若干固定觀測點的坐標進 行測量，構建出全局坐標系，獲得機器人的位姿和水平測量點的空間坐標；2) 機器人移動底座(4)和機器人(3)復位，並將打點裝置(2)正確安 裝在機器人(3)的末端；3) 根據機器人(3)的位姿以及水平測量點的坐標，對機器人(3)的運動 路徑進行規劃，並控制打點裝置(2)到達目標點下方；4) 通過雷射跟蹤儀對打點裝置(2)進行校準，校準時雷射跟蹤儀測量衝 杆(13)的軸線方向以及衝杆頂點位置，然後由機器人進行校準，打點裝置(2) 定位後，通過控制電磁閥執行打點動作，氣缸(16)的工作氣壓選為0.2 0.3MPa, 衝點的同時塗色頭(12)依靠彈簧的作用在測量點處印上藍色圓環標記。打點 裝置(2)與機器人(3)之間安裝有阻尼減震板(15),防止打點時對機器人有 過大的衝擊反力；5) 打點完成之後，控制機器人(3)移動到下一水平測量工位，直至任務 完成後復位，如果在打點時發生機器人(3)碰撞幹涉問題，對運動路徑進行修 正。
全文摘要
本發明公開了一種飛機機翼、垂尾水平測量點的打制系統及方法。該系統採用工業機器人操持具有減震功能的氣缸驅動的衝杆式打點裝置，對機翼上的水平測量點進行打制，機翼由調姿三坐標定位器、柔性工裝和夾緊裝置固持在機翼調姿與精加工平臺上的。打制時首先通過雷射跟蹤儀構建出全局坐標系，獲得機器人的位姿和水平測量點的空間坐標，然後對機器人的運動路徑進行規劃，控制打點裝置到達目標位置，再通過雷射跟蹤儀對打點裝置進行校準，最後通過控制電磁閥執行打點動作。衝點的同時塗色頭依靠彈簧的作用在測量點處印上藍色圓環標記。本發明使用工業機器人提高了作業效率，作業任務也具有相當的柔性；且工業機器人重複精度較高，保證了打點的精度。
文檔編號G01C15/02GK101387517SQ20081012175
公開日2009年3月18日 申請日期2008年10月17日 優先權日2008年10月17日
發明者餘進海, 姚寶國, 屠志明, 斌 張, 強 方, 李江雄, 楊衛東, 柯映林, 畢運波, 秦龍剛, 黃浦縉 申請人:浙江大學;成都飛機工業(集團)有限責任公司