CN100587397C - 飞机机翼、垂尾水平测量点打制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞机机翼、垂尾水平测量点的打制系统及方法。该系统采用工业机器人操持具有减震功能的气缸驱动的冲杆式打点装置，对机翼上的水平测量点进行打制，机翼由调姿三坐标定位器、柔性工装和夹紧装置固持在机翼调姿与精加工平台上的。打制时首先通过激光跟踪仪构建出全局坐标系，获得机器人的位姿和水平测量点的空间坐标，然后对机器人的运动路径进行规划，控制打点装置到达目标位置，再通过激光跟踪仪对打点装置进行校准，最后通过控制电磁阀执行打点动作。冲点的同时涂色头依靠弹簧的作用在测量点处印上蓝色圆环标记。本发明使用工业机器人提高了作业效率，作业任务也具有相当的柔性；且工业机器人重复精度较高，保证了打点的精度。

Description

飞机机翼、垂尾水平测量点打制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种飞机机翼、垂尾水平测量点的打制系统及方法。

背景技术

在飞机机翼、垂尾的精加工阶段，需要对其上的水平测量点进行打制，以便飞机总装完成之后进行水平位姿的检查和评价。在目前已有的打制工艺中，首先将飞机机翼、垂尾水平放置，由工人手动操作安装于测量点下方的一系列弹簧打点器，对准蒙皮上的水平测量点进行冲击。由于测量点较多，每个测量点需要一台打点器，而且一种打点器的布局设计只能解决一个型号的飞机机翼、垂尾的测量点打制，缺乏柔性。此外，打点器占用较多的工作空间，操作、维护不方便。

工业机器人是目前工业自动化生产中常见的装备，它可通过示教或编程的方式进行控制，因此，工业机器人以其灵活性和可达性，配合各种终端执行器可以实现各种不同的自动化作业，满足不同的应用需求。比如自动化钻孔、铆接、零件定位和运输等。将工业机器人用于飞机机翼、垂尾水平测量点的打制，可以充分发挥以上工业机器人的优点，提高打点作业的自动化水平和效率。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种飞机机翼、垂尾水平测量点的打制系统及方法。

飞机机翼、垂尾水平测量点的打制系统包括机翼、打点装置、机器人、机器人移动底座、机器人底座导轨、夹紧装置导轨、调姿三坐标定位器、夹紧装置、机翼调姿与精加工平台、柔性工装，机翼调姿与精加工平台上设有夹紧装置导轨、机器人底座导轨、三个调姿三坐标定位器、五个柔性工装，夹紧装置导轨上设有两个夹紧装置，机器人底座导轨上设有机器人移动底座，机器人移动底座上设有机器人，机器人末设有打点装置，机翼由三个调姿三坐标定位器、五个柔性工装和两个夹紧装置固持在机翼调姿与精加工平台上。

所述的打点装置包括钢珠、涂色头、冲杆、快接法兰、阻尼减震板、气缸，快接法兰通过阻尼减震板与气缸相连接，汽缸驱动端依次设有冲杆、涂色头和钢珠。

飞机机翼、垂尾水平测量点打制的方法包括如下步骤：

1)激光跟踪仪对机翼调姿与精加工平台上若干固定观测点的坐标进行测量，构建出全局坐标系，获得机器人的位姿和水平测量点的空间坐标；

2)机器人移动底座和机器人复位，并将打点装置正确安装在机器人的末端；

3)根据机器人的位姿以及水平测量点的坐标，对机器人的运动路径进行规划，并控制打点装置到达目标点下方；

4)通过激光跟踪仪对打点装置进行校准，校准时激光跟踪仪测量冲杆的轴线方向以及冲杆顶点位置，然后由机器人进行校准，打点装置定位后，通过控制电磁阀执行打点动作，气缸的工作气压选为0.2～0.3MPa，冲点的同时涂色头依靠弹簧的作用在测量点处印上蓝色圆环标记。打点装置与机器人之间安装有阻尼减震板，防止打点时对机器人有过大的冲击反力；

5)打点完成之后，控制机器人移动到下一水平测量工位，直至任务完成后复位，如果在打点时发生机器人碰撞干涉问题，对运动路径进行修正。

本发明与现有技术相比具有的有益效果：(1)工业机器人的示教与编程简单，运行程序容易修改，使作业任务具有相当的柔性；(2)机器人由计算机控制系统控制，提高了作业效率，降低了工人劳动强度；(3)打点装置通过阻尼板吸震，减小了对机器人的冲击；(4)利用快换法兰连接打点装置与机器人，能够迅速完成打点装置的安装与卸载；(5)工业机器人重复精度较高，且通过激光跟踪仪对打点装置进行空间位姿校正，可以保证打点的精度。

附图说明

图1为飞机机翼、垂尾水平测量点打制系统的结构示意图；

图2为本发明的打点装置的结构示意图；

图中：机翼1、打点装置2、机器人3、机器人移动底座4、机器人底座导轨5、夹紧装置导轨6、调姿三坐标定位器7、夹紧装置8、机翼调姿与精加工平台9、柔性工装10、钢珠11、涂色头12、冲杆13、快接法兰14、阻尼减震板15、气缸16。

具体实施方式

如图1所示，飞机机翼、垂尾水平测量点打制系统包括机翼1、打点装置2、机器人3、机器人移动底座4、机器人底座导轨5、夹紧装置导轨6、调姿三坐标定位器7、夹紧装置8、机翼调姿与精加工平台9、柔性工装10，机翼调姿与精加工平台9上设有夹紧装置导轨6、机器人底座导轨5、三个调姿三坐标定位器7、五个柔性工装10，夹紧装置导轨6上设有两个夹紧装置8，机器人底座导轨5上设有机器人移动底座4，机器人移动底座4上设有机器人3，机器人3末设有打点装置2，机翼1由三个调姿三坐标定位器7、五个柔性工装10和两个夹紧装置8固持在机翼调姿与精加工平台9上。

如图2所示，打点装置2包括钢珠11、涂色头12、冲杆13、快接法兰14、阻尼减震板15、气缸16，快接法兰14通过阻尼减震板15与气缸16相连接，汽缸驱动端依次设有冲杆13、涂色头12、钢珠11。

飞机机翼、垂尾水平测量点打制方法包括如下步骤：

1)激光跟踪仪对机翼调姿与精加工平台9上若干固定观测点的坐标进行测量，构建出全局坐标系，获得机器人的位姿和水平测量点的空间坐标；

2)机器人移动底座4和机器人3复位，并将打点装置2正确安装在机器人3的末端；

3)根据机器人3的位姿以及水平测量点的坐标，对机器人3的运动路径进行规划，并控制打点装置2到达目标点下方；

4)通过激光跟踪仪对打点装置2进行校准，校准时激光跟踪仪测量冲杆13的轴线方向以及冲杆顶点位置，然后由机器人进行校准，打点装置定位后，通过控制电磁阀执行打点动作，气缸16的工作气压选为0.2～0.3MPa，高硬度钢珠11(GCr15)可在机翼上冲出半径0.2～0.3mm的点，同时涂色头12依靠弹簧的作用在测量点处印上外径为12mm，内径为6.5mm的醒目蓝漆圆环。打点装置2与机器人3之间安装有硅胶材料的阻尼减震板15，防止打点时对机器人有过大的冲击反力；

5)打点完成之后，控制机器人3移动到下一水平测量工位，直至任务完成后复位，如果在打点时发生机器人3碰撞干涉问题，对运动路径进行修正。

Claims (3)

1.一种飞机机翼和飞机垂尾水平测量点的打制系统，其特征在于包括机翼(1)、打点装置(2)、机器人(3)、机器人移动底座(4)、机器人底座导轨(5)、夹紧装置导轨(6)、调姿三坐标定位器(7)、夹紧装置(8)、机翼调姿与精加工平台(9)、柔性工装(10)，机翼调姿与精加工平台(9)上设有夹紧装置导轨(6)、机器人底座导轨(5)、三个调姿三坐标定位器(7)、五个柔性工装(10)，夹紧装置导轨(6)上设有两个夹紧装置(8)，机器人底座导轨(5)上设有机器人移动底座(4)，机器人移动底座(4)上设有机器人(3)，机器人(3)末设有打点装置(2)，机翼(1)由三个调姿三坐标定位器(7)、五个柔性工装(10)和两个夹紧装置(8)固持在机翼调姿与精加工平台(9)上。

2.根据权利要求1所述的飞机机翼和飞机垂尾水平测量点的打制系统，其特征在于所述的打点装置(2)包括钢珠(11)、涂色头(12)、冲杆(13)、快接法兰(14)、阻尼减震板(15)、气缸(16)，快接法兰(14)通过阻尼减震板(15)与气缸(16)相连接，气缸驱动端依次设有冲杆(13)、涂色头(12)和钢珠(11)。

3.一种使用权利要求1所述系统的飞机机翼和飞机垂尾水平测量点的打制方法，其特征在于包括如下步骤：

1)激光跟踪仪对机翼调姿与精加工平台(9)上若干固定观测点的坐标进行测量，构建出全局坐标系，获得机器人的位姿和水平测量点的空间坐标；

2)机器人移动底座(4)和机器人(3)复位，并将打点装置(2)正确安装在机器人(3)的末端；

3)根据机器人(3)的位姿以及水平测量点的坐标，对机器人(3)的运动路径进行规划，并控制打点装置(2)到达目标点下方；

4)通过激光跟踪仪对打点装置(2)进行校准，校准时激光跟踪仪测量冲杆(13)的轴线方向以及冲杆顶点位置，然后由机器人进行校准，打点装置(2)定位后，通过控制电磁阀执行打点动作，气缸(16)的工作气压选为0.2～0.3MPa，冲点的同时涂色头(12)依靠弹簧的作用在测量点处印上蓝色圆环标记。打点装置(2)与机器人(3)之间安装有阻尼减震板(15)，防止打点时对机器人有过大的冲击反力；

5)打点完成之后，控制机器人(3)移动到下一水平测量工位，直至任务完成后复位，如果在打点时发生机器人(3)碰撞干涉问题，对运动路径进行修正。

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