CN103587719B - 平板件的全自动钻铆定位方法 - Google Patents

Abstract

一种平板件的全自动钻铆定位算法，属于飞机装配制造技术领域。具体为：根据数模和图纸中定义的铆接点位置，确定离散分布的铆接点的坐标值：任意选取两个特征点P1、P2建立局部坐标系O1X1Y1，通过所建立的局部坐标系，表达出所有铆接点的坐标值；在数控托架中固定待钻铆的产品，移动数控托架使选取点P1、P2移动到钻铆的目标位置，记录下数控车床的X、Y方向的坐标值；将所有待铆接点在局部坐标系O1X1Y1下的坐标值转化为托架绝对坐标系OXY下的坐标值。本发明通过采集产品上的两个特征点的坐标值，采用坐标系转换的方式获得所有铆接点的绝对坐标值，减少由于工装制造误差、产品定位误差等环节，提高了产品的定位精度。

Description

平板件的全自动钻铆定位方法

技术领域

本发明属于飞机装配制造技术领域，具体为一种平板件的全自动钻铆定位算法。

背景技术

在飞机制造领域已广泛采用了全自动钻铆技术，全自动钻铆具有铆接质量稳定、铆接效率高等特点。全自动钻铆系统包括了自动钻铆机主体和五轴数控托架系统两部分组成。产品的定位和夹紧依靠固定在数控托架上的工装来完成。在全自动钻铆过程中，托架按照数控程序的指令控制五个运动轴运动实现铆接点的定位、数控托架的旋转角度（对应A角）、数控托架的俯仰角度（对应B角），然后钻铆机在铆接点到位后开始钻铆，然后数控托架再移动到下一个点，依次类推，完成整个产品的铆接工作。飞机的结构件中存在较多的平板件，如腹板类，飞机结构梁。飞机机翼等需要应用全自动钻铆技术提高铆接质量和铆接效率。目前全自动钻铆机主要分为龙门式和C型框式结构，其中C型框式结构因其结构相对简单，成本较低，技术也相对成熟，得到大范围的应用。C型全自动钻铆机采用钻铆机主体固定不同，数控托架移动的形式实现产品的定位与铆接。托架的移动采用数控代码的形式控制托架的运动，因此铆接点的位置的计算就变成了程序运行的核心。

发明内容

针对平板件的结构特点，本发明提供一种平板件的全自动钻铆定位算法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明一种平板件的全自动钻铆定位方法，包括如下步骤：

（1）根据数模和图纸要求设置平板件的铆接点，为大量离散的分布点，从所述铆接点中选取两个点P1、P2建立一个局部坐标系O1X1Y1，利用数模和图纸测量计算得出所有铆接点在该局部坐标系下的坐标值；

（2）在平板件进行自动钻铆之前，手动移动数控托架，使P1、P2点移动到铆接位置，记录P1、P2点对应的机床坐标系下的坐标值；

（3）通过坐标系转换，将所有待铆接点在局部坐标系O1X1Y1下的坐标值转化为数控托架绝对坐标系OXY下的坐标值。

所述铆接点在局部坐标系O1X1Y1下的坐标值转化为数控托架绝对坐标系OXY下的坐标值的方法为：

设P点为蒙皮上的任意一个加工点，θ为两个坐标系之间的夹角，已知P点在蒙皮局部坐标系O1X1Y1下的坐标为(PX＇，PY＇)，P1点在数控托架绝对坐标系OXY下的坐标值(PX1，PY1)，P2点在数控托架绝对坐标系OXY下的坐标值(PX2，PY2)，则P点在数控托架绝对坐标系下的坐标（X，Y）：

θ=Atan(（PY2-PY1）/(PX2-PX1）)

X=ＰＸ＇+PX1×COS(θ)－PY1×SIN(θ)

Y=ＰＹ＇+PY1×COS(θ)+PX1×SIN(θ)。

本发明的有益效果是：

1.本发明可以通过采集产品上的两个特征点的坐标值，采用坐标系偏移的方式便可以获得整个坐标系中所有铆接点的绝对坐标值，减少由于工装制造误差、产品定位误差等环节，提高了产品的定位精度。

2.简化了工装的结构，因为采用本发明的方法，产品只需要在工装上“夹紧”，产品的具体位置由采集点的坐标计算出来，大大简化了工装的结构，降低了对于工装的精度要求，降低了工装的成本。

3.由于产品在工装上只起到“夹紧”的作用，因此整个工装可以实现多块不同平板件的铆接工作，使其工装具有较强的通用性和柔性。

附图说明

图1为本发明平板件的局部坐标系示意图。

图2为本发明数控机床的绝对坐标系示意图。

图中：P1、P2为任意选取的两个特征点，O1X1Y1为壁板本身的局部坐标系，OXY为数控托架绝对坐标系。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1：如图1所示，本发明主要是基于平板件的全自动钻铆定位方法。平板件因为在Z方向上和水平面平行，而且不需要调整A角，因此算法的核心就是计算在二维方向上铆接点的位置。

本发明的具体步骤如下：

1.对于平板件来说，铆接点位置由客户的数模和图纸给出。如图1所示，所述铆接点是一些离散的分布点，为了能够用坐标的形式表达出来这些离散的坐标点的坐标值，任意选取两个特征点，例如P1、P2，来建立一个局部坐标系O1X1Y1，P1点为局部坐标系O1X1Y1的原点，通过建立局部坐标系，通过坐标的形式表达出所有离散的分布点的坐标值；

2.在数控托架中固定待钻铆产品，手动移动数控托架使选取的特征点P1、P2移动到钻铆的目标位置，即钻头的正下方，记录下数控车床的X、Y方向的坐标值；

3.通过坐标系转换，将所有待铆点在局部坐标系下的坐标值转化为绝对坐标系下的坐标值，如图2所示，其中坐标系O1X1Y1为壁板本身的局部坐标系，坐标系OXY为数控托架绝对坐标系。

所述待铆接点在局部坐标系O1X1Y1下的坐标值转化为托架绝对坐标系OXY下的坐标值的方法为：

设P点为蒙皮上的任意一个加工点，θ为两个坐标系之间的夹角，已知P点在蒙皮局部坐标系下的坐标为（PX＇，PY＇），P1点在机床绝对坐标系OXY下的坐标值(PX1，PY1)，P2点在机床绝对坐标系OXY下的坐标值(PX2，PY2)；则P点在绝对坐标系下的坐标（X，Y）：

θ=Atan(（PY2-PY1）/(PX2-PX1）)

X=PX＇+PX1×COS(θ)－PY1×SIN(θ)

Y=PY＇+PY1×COS(θ)+PX1×SIN(θ)。

Claims (1)

1.一种平板件的全自动钻铆定位方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)根据数模和图纸要求设置平板件的铆接点，为大量离散的分布点，从所述铆接点中选取两个点P1、P2建立一个局部坐标系O1X1Y1，利用数模和图纸测量计算得出所有铆接点在该局部坐标系下的坐标值；

(2)在平板件进行自动钻铆之前，手动移动数控托架，使P1、P2点移动到铆接位置，记录P1、P2点对应的机床坐标系下的坐标值；

(3)通过坐标系转换，将所有待铆接点在局部坐标系O1X1Y1下的坐标值转化为数控托架绝对坐标系OXY下的坐标值；

所述铆接点在局部坐标系O1X1Y1下的坐标值转化为数控托架绝对坐标系OXY下的坐标值的方法为：

设P点为蒙皮上的任意一个加工点，θ为两个坐标系之间的夹角，已知P点在蒙皮局部坐标系O1X1Y1下的坐标为(PX＇，PY＇)，P1点在数控托架绝对坐标系OXY下的坐标值(PX1，PY1)，P2点在数控托架绝对坐标系OXY下的坐标值(PX2，PY2)，则P点在数控托架绝对坐标系下的坐标(X，Y)：

θ＝Atan((PY2-PY1)/(PX2-PX1))

X＝PX＇+PX1×COS(θ)－PY1×SIN(θ)

Y＝PY＇+PY1×COS(θ)+PX1×SIN(θ)。