CN107428420B - 用于组装具有基准特征的组件的方法及其组合件 - Google Patents

Abstract

本文描述了用于制造和/或组装在上面具有用于得出基准参考系的基准特征的组件的方法和系统。在所述组件上提供的所述基准参考系可以用作制造和组装基准参考系。

Description

用于组装具有基准特征的组件的方法及其组合件

对相关申请的交叉参考

此申请根据35 U.S.C.119(e)要求2015年3月12日申请的且标题为“组装具有基准特征的组件(Assembly Of Components With Datum Features)”的美国临时专利申请第62/132,091号的优先权，所述申请的内容在此以引用的方式并入。

技术领域

本发明涉及组件组装领域，且具体来说，涉及组装使用基准特征进行制造和组装的组件。

技术背景

存在与将例如飞行器等较大组合件的组件装配在一起相关联的特定挑战。具有弯曲和/或复杂形状并且需要在严格公差下装配到其他组件中的组件组装起来尤其困难且耗时。如果两个组件未完美对准，那么可能存在使过程中断并且导致所组装的组件中的一者或两者损坏的冲突。另外，未对准可能导致对组件的性能的不合意的影响。

花费增加的时间而组装的组件导致整个产品的增加的成本。需要减少将此类组件组装在一起所花费的时间，并且防止由于在组装期间组件之间的冲突而导致的对所述组装过程的中断。

概要

在本文描述了用于制造和/或组装在上面具有用于得出基准参考系的基准特征的组件的方法和系统。在组件上提供的基准参考系可以用作制造和组装基准参考系。

根据第一广泛方面，提供一种用于组装飞行器的机翼和机翼盒的方法。所述方法包括：提供飞行器机翼组件，所述飞行器机翼组件具有至少一个机翼附接表面，所述机翼附接表面具有相对于接近所述机翼附接表面而定位的至少一个机翼基准特征而界定的公差；提供飞行器机翼盒组件，所述飞行器机翼盒组件具有至少一个机翼盒附接表面，所述机翼盒附接表面具有相对于接近所述机翼盒附接表面而定位的至少一个机翼盒基准特征而界定的公差；以及通过使所述至少一个机翼基准特征与所述至少一个机翼盒基准特征重叠以便将所述至少一个机翼附接表面放置在适当位置以紧固到所述至少一个机翼盒附接表面，而将所述机翼组件与所述机翼盒组件组装在一起。

在一些实施例中，通过至少三个机翼基准特征来界定机翼基准参考系，且通过至少三个机翼盒基准特征来界定机翼盒基准参考系，且组装机翼组件和机翼盒组件包括使所述机翼基准参考系与所述机翼盒基准参考系重叠。可以分别在机翼附接表面和机翼盒附接表面上提供至少三个机翼基准特征和至少三个机翼盒基准特征。

在一些实施例中，当至少一个机翼基准特征和至少一个机翼盒基准特征重叠时，机翼附接表面的至少一部分与机翼盒附接表面的至少一部分接触。

所述方法可以进一步包括使用室内定位系统在组装参考系统中参考机翼组件和机翼盒组件。参考机翼组件和机翼盒组件可以包括：将至少三个目标放置在机翼组件和机翼盒组件中的每一者上；以及使用所述至少三个目标来检测机翼组件和机翼盒组件中的每一者在组装参考系统中的位置和定向。

至少一个机翼基准特征和至少一个机翼盒基准特征可以在机翼组件和机翼盒组件中的相应一者上是可物理识别的。举例来说，至少一个机翼基准特征和至少一个机翼盒基准特征是孔。

在一些实施例中，组装机翼组件和机翼盒组件包括：将机翼组件和机翼盒组件放置在预接合位置，相对于至少一个机翼盒基准特征来定位所述至少一个机翼基准特征；将机翼组件和机翼盒组件从所述预接合位置移动到预最终位置，其中在机翼附接表面与机翼盒附接表面之间具有间隙；以及通过使机翼附接表面和机翼盒附接表面接触而将机翼组件和机翼盒组件从预最终位置移动到最终位置。将机翼组件和机翼盒组件放置在预接合位置可以包括：将机翼组件和机翼盒组件中的至少一者反复地移位以到达所述预接合位置。将机翼组件和机翼盒组件移动到预最终位置可以包括：将一连串预先界定的移动施加到机翼组件和机翼盒组件中的至少一者以到达所述预最终位置。施加所述一连串预先界定的移动可以包括应用三个向量移动以到达预最终位置。将机翼组件和机翼盒组件放置在预接合位置可以包括：使至少一个机翼基准特征和至少一个机翼盒基准特征以一定偏移对准以用于后续移位。

在一些实施例中，提供机翼组件以及提供机翼盒组件包括：分别制造机翼组件以及制造机翼盒组件。制造机翼组件以及制造机翼盒组件可以包括：根据产品特征和性能要求来设计机翼组件和机翼盒组件；提供机翼组件上的至少一个机翼基准特征和机翼盒组件上的至少一个机翼盒基准特征；相对于至少一个机翼基准特征来设定机翼附接表面的制造公差且相对于至少一个机翼盒基准特征来设定机翼盒附接表面的制造公差；以及分别根据从至少一个机翼基准特征和至少一个机翼盒基准特征参考的制造公差来制造机翼组件和机翼盒组件。

根据另一广泛方面，提供一种飞行器组合件，所述飞行器组合件包括：飞行器机翼组件，其具有至少一个机翼附接表面，所述至少一个机翼附接表面具有相对于接近至少一个机翼附接表面而定位的至少一个机翼基准特征而界定的公差；以及飞行器机翼盒组件，其具有至少一个机翼盒附接表面，所述至少一个机翼盒附接表面具有相对于接近至少一个机翼盒附接表面而定位的至少一个机翼盒基准特征而界定的公差，所述至少一个机翼附接表面和所述至少一个机翼盒附接表面在紧固之前的最终组装位置相隔大约0.150英寸与零英寸之间的间隙。

在一些实施例中，机翼组件包括由至少三个机翼基准特征界定的机翼基准参考系，且机翼盒组件包括由至少三个机翼盒基准特征界定的机翼盒基准参考系，且其中机翼基准参考系与机翼盒基准特征重叠。可以分别在机翼附接表面和机翼盒附接表面上提供至少三个机翼基准特征和至少三个机翼盒基准特征。

在一些实施例中，机翼附接表面的至少一部分与机翼盒附接表面的至少一部分接触。至少一个机翼基准特征和至少一个机翼盒基准特征可以在机翼组件和机翼盒组件中的相应一者上是可物理识别的。举例来说，所述至少一个机翼基准特征和所述至少一个机翼盒基准特征可以是孔。

在一些实施例中，在紧固之前，至少一个机翼附接表面与至少一个机翼盒附接表面之间的间隙填充有填充物材料。当紧固在一起时，至少一个机翼附接表面与至少一个机翼盒附接表面之间的间隙可以闭合，并且机翼附接表面和机翼盒附接表面发生可忽略的变形。在一些实施例中，所述间隙在大约0.100英寸与零英寸之间。

根据另一广泛方面，提供一种用于组装飞行器的机翼组件和机翼盒组件的系统。所述系统包括：存储器；处理器，其耦合到所述存储器；以及至少一个应用程序，其存储在所述存储器中并且具有可以由处理器执行的程序代码。所述代码可以可执行以用于执行以下操作：在组装参考系中确定机翼组件和机翼盒组件的相对位置，所述机翼组件具有至少一个机翼附接表面，所述机翼附接表面具有相对于接近所述机翼附接表面而定位的至少一个机翼基准特征而界定的公差，所述飞行器机翼盒组件具有至少一个机翼盒附接表面，所述机翼盒附接表面具有相对于接近所述机翼盒附接表面而定位的至少一个机翼盒基准特征而界定的公差；以及通过产生用于至少一个机翼基准特征与至少一个机翼盒基准特征的命令信号以便将所述至少一个机翼附接表面放置在适当位置以紧固到所述至少一个机翼盒附接表面，而将所述机翼组件与所述机翼盒组件组装在一起。

在一些实施例中，通过至少三个机翼基准特征来界定机翼基准参考系，且通过至少三个机翼盒基准特征来界定机翼盒基准参考系，且组装机翼组件和机翼盒组件包括使所述机翼基准参考系与所述机翼盒基准参考系重叠。

组装机翼组件和机翼盒组件可以包括：产生用于将机翼组件和机翼盒组件放置在预接合位置的命令信号，相对于至少一个机翼盒基准特征来定位所述至少一个机翼基准特征；将机翼组件和机翼盒组件从所述预接合位置移动到预最终位置，其中在机翼附接表面与机翼盒附接表面之间具有间隙；以及通过使机翼附接表面和机翼盒附接表面接触而将机翼组件和机翼盒组件从预最终位置移动到最终位置。

将机翼组件和机翼盒组件放置在预接合位置可以包括：将机翼组件和机翼盒组件中的至少一者反复地移位以到达所述预接合位置。将机翼组件和机翼盒组件移动到预最终位置可以包括：将一连串预先界定的移动施加到机翼组件和机翼盒组件中的至少一者以到达所述预最终位置。施加所述一连串预先界定的移动可以包括施加三个向量移动以到达预最终位置。将机翼组件和机翼盒组件放置在预接合位置可以包括：使至少一个机翼基准特征和至少一个机翼盒基准特征以一定偏移对准以用于后续移位。

所述系统可以进一步包括室内定位系统，所述室内定位系统操作性地连接到处理器以用于确定机翼组件和机翼盒组件的相对位置。所述系统还可以进一步包括组装工具，机翼组件和机翼盒组件中的至少一者安装在所述组装工具上，所述组装工具操作性地连接到处理器以用于接收用于将机翼组件和机翼盒组件组装在一起的命令信号。

附图简述

通过结合附图进行的以下详细描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，其中：

图1a是示例性基准参考系；

图1b是示例性机翼组件；

图1c是示例性机翼盒组件；

图1d示意性地说明根据实施例的机翼盒组件和机翼组件上的基准特征的对准；

图2是示例性组装方法的流程图；

图3是示例性制造方法的流程图；

图4示意性地说明用于在组装参考系中定位和定向组件的室内定位系统；

图5是用于使用多个移位将两个组件组装在一起的示例性实施例的流程图；

图6a说明根据实施例的处于预接合位置的两个组件；

图6b说明根据实施例的处于预最终位置的两个组件；

图6c说明根据实施例的处于最终位置的两个组件；

图7是用于将组件放置在预接合位置的示例性实施例的流程图；

图8a说明根据实施例的在第一向量移位之后的两个组件；

图8b说明根据实施例的在第二向量移位之后的两个组件；

图8c说明根据实施例的在第三向量移位之后的两个组件；

图9说明示例性组装系统；

图10是示例性组装控制器的框图；

图11是在组装控制器上运行的示例性应用程序的框图；以及

图12是示例性飞行器组合件。

应注意，在整个附图中，通过相同的参考数字来识别相同的特征。

详细描述

参看附图，提供了用于一起组装成组合件的两个组件。组件说明性为机翼和机翼盒，但可以是其他飞行器组件，例如(但不限于)机身、拱架、小翼、扰流板、方向舵和襟翼。所述组件可以用于其他类型的交通工具，例如船、火车和汽车，或用于其他应用，例如电厂、风力涡轮机和damns。所述组件可以是由两种或更多种构成材料制成的复合物、单种材料组件或多层非复合组件。所述组件可以由各种材料制成，例如(但不限于)金属、聚合物、纺织品、树脂和玻璃纤维。在一些实施例中，所述组件具有至少一个弯曲表面，例如，附接表面，即，在组装时与另一组件接触的表面可以具有略微或明显的弯曲。

每个组件具有在上面提供的至少三个基准特征。所述基准特征用于产生基准参考系，且一般相对于基准参考系来参考附接表面的制造公差。基准是理论上准确的点、线或平面。图1a说明通过三个相互垂直的相交基准平面116A、116B、116C界定的示例性基准参考系118。参考系118界定组件的六个自由度：三个平移自由度和三个旋转自由度。三个平移自由度是x、y和z，而三个旋转自由度是u、v和w。使用在组件上提供的至少三个基准特征而获得基准参考系。

在图1b中，在机翼组件102上使用三个基准特征106A、106B、 106C(在此情况下为基准点)以获得基准参考系118。在附接表面108上提供第一基准点106A，在下部机翼表面122上提供第二基准点106B，且在上部机翼表面124上提供第三基准点106C。相对于基准参考系 118，且更具体来说，相对于基准参考系118的原点(0,0,0)来设定附接表面108的特征(例如，边缘110A、110B)的公差。基准点106A可以对应于参考系的原点(0,0,0)，且将边缘110A设定为与基准点106A相距距离d₁±a个单位。将边缘110B设定为与基准点106A相距距离d₂±b 个单位。替代地，基准点106B或106C可以对应于基准参考系118的原点(0,0,0)，且参考106B或106C来设定边缘110A、110B的公差。还替代地，使用基准点106A、106B和106C来获得基准参考系118，且将组件102上的另一点设定为对应于原点(0,0,0)，以用于在基准参考系118内设定附接表面108的特征的公差。

图1c说明在机翼盒组件104上提供的另外三个基准点106D、 106E、106F。在此实例中，基准点106D在顶表面124上，而基准点 106E和106F在附接表面112上。将边缘114A设定为与基准点106E 相距距离d₃±c个单位。将边缘114B设定为与基准点106F相距距离d₄±e个单位。公差界限，即，a个单位、b个单位、c个单位、e个单位可以相同或不同。

在一些实施例中，基准点106A、106B、106C、106d、106E、106F 在组件102、104上是可物理识别的。举例来说，基准106A可以是机翼组件102上的孔、凹口或突出部件。可以将基准点106A、106B、106C、 106d、106E、106F构建到组件102、104中以作为仅用作制造公差的参考点的额外特征，或者它们可以是具有双重目的的组件102、104的现有特征，所述目的之一是用作制造公差的参考点。替代地，基准点106A、 106B、106C可以是具有相对于组件102、104的物理特征而界定的坐标的虚拟基准点。举例来说，可以将机翼盒组件104上的基准106F设定为与顶表面124上的孔120相距距离d₅。

可以在组件的附接表面上或其他地方提供基准点。举例来说，基准点可以邻近于附接表面或者在附接表面附近，而不需要在正上方。在一些实施例中，使基准点在附接表面附近可为有用的，以用于组装期间的对准目的，如将在下文更详细地阐释。将要在组装时接触的组件的表面可以具有相同或不同数目的基准点。在一些实施例中，附接表面具有在所述两个组件被组装在一起时定位成重叠的基准点。这在图1d中例示，借此，机翼组件102的基准点106A、106B定位成与机翼盒组件104的基准点106E、106F重合。

图2是用于将第一组件和第二组件组装为组合件的示例性方法 200。按照步骤202，提供(例如)在上面具有基准特征的第一组件102，例如，机翼，如在图1b中说明性地呈现。第一组件102具有相对于第一组件102上的第一基准参考系而参考的至少一个第一附接表面108 的公差。虽然基准特征可以定位在第一组件102上的任何地方，但实际上，它们可以定位成与第一附接表面108相对接近，以允许附接表面108公差的更好的准确性。“接近”附接表面应理解为是指在附接表面上或邻近处。

在飞行器机翼的情况下，如图1d中所示，相对于接近第一附接表面108的基准参考系而参考至少第一附接表面108的公差允许对形成第一附接表面108的壁和边缘(110A、110B)的定位进行更严格的控制。在以前，飞行器机翼的公差仅仅与宽度尺寸和高度尺寸相关，例如，而不需要让那些公差尺寸一定导致与构成机翼附接表面的壁和边缘位置一致。因此，通过让第一附接表面108的公差参考接近第一附接表面108的基准特征，这提供了提高的可预测性，即，沿着第一附接表面108的所有点将与机翼盒的对应附接表面恰当地对准。

再参看图2，按照步骤204，提供具有基准特征的第二组件104，例如，机翼盒，如图1c中说明性地呈现。第二组件104具有相对于从第二组件104上的基准特征得出的基准参考系而参考的至少一个第二附接表面112的公差。

以与上文描述的相同方式，在飞行器机翼盒的情况下，如图1c中所示，相对于接近机翼盒的基准参考系来参考至少第二附接表面112 的公差允许对形成第二附接表面112的壁和边缘(114A、114B)的定位进行更严格的控制。这提供了提高的可预测性，即，沿着第二附接表面112的所有点将与机翼的对应的第一附接表面108恰当地配合。

按照步骤206，通过相对于第二组件104的第二附接表面112上的基准特征来定位第一组件102的第一附接表面108上的基准特征，且使第一附接表面108与第二附接表面112接触，而将第一组件102和第二组件104组装在一起。

在一些实施例中，提供第一和第二组件102、104的步骤202和/ 或204分别包括制造第一组件和/或第二组件102、104。图3是用于制造将在组装方法200中使用的组件的示例性方法300的流程图。按照步骤302，根据产品特征和性能要求来设计所述组件。换句话说，所述组件被设计成满足在用于其既定目的的特征、功能性和/或性能方面的任何所需的规格。按照步骤304，在所述组件上物理地或虚拟地提供至少三个基准特征，且从所述至少三个基准特征得出基准参考系。按照步骤306，所述基准参考系将充当在所述组件的附接表面上或附近提供的组件的任何特征的公差要求的参考标记。这些特征的实例是表面尺寸、边缘位置和表面曲率。附接表面上的任何点可以具有其相对于组件上的基准参考系而参考的位置和定向。按照步骤308，根据从基准参考系参考的公差来制造所述组件。

在一些实施例中，所述组件被设计成和制造成具有用于组装所述组件的间隔或间隙。举例来说，可为合意的是，在组装两个组件时、在相应的附接表面之间形成完全接触之前，或者甚至在最终组装之后在所述两个组件之间确保足够的间隔或间隙。这对于在组装过程期间具有较高冲突风险的具有复杂形状的组件可尤其有用。所述间隔或间隙的大小被设计成确保在促进组装过程并且降低冲突风险的同时不损害组合件的性能。

在一些实施例中，在制造所述组件时在所述组件上提供作为可物理识别的特征的基准特征。举例来说，所述基准特征可以是组件的孔、凹口或突出部件。在一些实施例中，在附接表面上或邻近处提供基准特征。如果存在给定组件的一个以上附接表面，那么可以为每个附接表面提供一个或多个基准特征。替代地，可以参考相同组基准特征来限定每个附接表面的特征的公差。

将制造方法300应用于组装方法200，按照步骤302，可以根据产品特征和性能要求来设计机翼组件和机翼盒组件。按照步骤304，可以在机翼组件上提供至少一个第一基准参考系，且可以在机翼盒组件上提供至少一个第二基准参考系。按照步骤306，相对于至少一个第一基准参考系来设定机翼组件的至少一个附接表面的制造公差。还是按照步骤306，相对于至少一个第二基准参考系来设定机翼盒组件的至少一个附接表面的制造公差。按照步骤308，根据如分别从至少一个第一基准参考系和至少一个第二基准参考系参考的制造公差来制造机翼组件和机翼盒组件。

在一些实施例中，组装方法200进一步包括使用室内定位系统 (IPS)(例如，室内全球定位系统(IGPS)或激光跟踪仪系统)来一起参考第一组件和第二组件。这在图4中说明性地呈现，借此，在组装参考系 400中一起参考组件102、104。将第一组目标402A放置在第一组件 102上。将第二组目标402B放置在第二组件104上。每一组目标402A、 402B包括至少三个目标，以使用(例如)三边测量或三角测量提供至少三个独立的测量值，以便找到每个组件102、104在组装参考系400内的位置。至少一个底座单元404与目标402A、402B无线地通信，以便确定组件102、104的位置。

在一些实施例中，目标是无源的，并且仅仅反射由底座单元404 发射的信号。举例来说，逆反射光学目标可以与激光跟踪仪一起使用，或无源RFID标签可以与读取器一起使用。底座单元404捕获所反射的信号，并且使用各种方法中的任一者，例如距离测量、磁性位置和航位推算，来确定位置。替代地，所述目标可以是自身发射信号的有源目标，且所发射的信号被底座单元404捕获。举例来说，可以使用到达角(AoA)、到达时间(ToA)或接收信号强度指示(RSSI)来执行位置确定。可以在所发射的信号中提供识别数据，使得基于从目标接收到信号的所述目标的ID来确定位置。可以在组件102、104上的已知位置处提供目标402A、402B，以便在组装参考系400中定位所述组件。组装参考系400可以是组件102、104所处的空间。由底座单元404和/ 或目标402A、402B发射的信号可以是(例如)射频、超宽带、红外线、可见光或超声。

底座单元404与目标402A、402B之间的通信可以是Wi-Fi、蓝牙、 Zigbee或其他无线技术。为了额外的精度，可以使用一个或多个额外目标。可以提供一起工作或单独工作的多个底座单元404以确定每个组件102、104的位置。在一些实施例中，底座单元404包括扫描所述空间的红外线的一个或多个发射器，且目标402A、402B接收所发射的红外线。通过使用发射器的已知位置以及红外线的接收时间，目标 402A、402B可以自身确定它们相对于发射器的位置。可以使用室内定位系统来确定每个组件102、104的位置和定向。

在一些实施例中，组装第一组件和第二组件包括向第一组件和第二组件中的至少一者施加多个移位。可以自动地、手动地或通过其组合来施加这些移位。举例来说，可以将一个或两个组件102、104安装到致动装置，所述致动装置能够在多个方向上升高、降低和移动组件。

图5是按照组装方法200的步骤206的基于组件的多个移位来组装组件的示例性方法的流程图。在此实例中，根据步骤502，将组件放置到预接合位置。在预接合位置，第一组件的第一基准参考系相对于第二组件的第二基准参考系而定位。在图6a中示出预接合位置的实例，借此，机翼组件102相对于机翼盒组件104而定位，但两个组件保持分开。在一些实施例中，在预接合位置相对于第二基准参考系来定位第一基准参考系包括使所述基准参考系对准。在一些实施例中，以一定偏移执行此对准，以便考虑到机翼组件102和机翼盒组件104在组装方法200的后续步骤中的额外的移位。

在一些实施例中，在一个或多个先前步骤之后将组件放置在预接合位置，在所述先前步骤中，例如使用室内定位系统在组装参考系400 中参考第一组件和第二组件。获得第一组件的位置和定向。获得第二组件的位置和定向。随后可以确定第一组件相对于第二组件的相对位置。所述组件中的一者或两者从此相对位置移位到预接合位置。在一些实施例中，将第一组件和第二组件放置在预接合位置包括将所述两个组件中的至少一者反复地移位以到达所述位置，如图7中说明。按照步骤702，移位第一和/或第二组件，按照步骤704，测量组件的相对位置，且按照步骤706，计算当前位置与预接合位置之间的差。依据是否已经到达预接合位置，可以重复移位和测量步骤702、704。

如上文指示，在预接合位置，第一和第二组件定位成使得将第一基准参考系和第二基准参考系定位到所要的预先界定的位置。所述预先界定的位置可以是第一基准参考系和第二基准参考系相对于彼此对准和并行的位置。其他所要的预先界定的位置也是可能的。

再参看图5，一旦已经到达预接合位置，按照步骤504，将第一组件和第二组件移动到预最终位置。预最终位置是以下位置：组件部分地装配在一起，但在第一附接表面的至少部分与第二附接表面的至少部分之间留有间隙，如图6b中说明性地示出。

在一些实施例中，使用一组预定移位(在本文被称作向量移位)来执行将组件从预接合位置移位到预最终位置。预接合位置和预最终位置在开始组装方法200之前可以是已知的。一旦在组装参考系400内参考组件，便确定将施加哪些移位来使组件进入预接合位置。从预接合位置施加向量移位以使组件进入预最终位置。使用不是笔直的路径使用所述向量移位将闭合形状或复杂形状装配在一起。所选择的路径因此可以在将两个或更多个组件被组装在一起时遵循每个组件的形状。

按照步骤506，从预最终位置移动组件或致使组件获取最终位置。在图6c中说明性地示出最终位置，借此，将机翼组件102和机翼盒组件104完全组装在一起。在一些实施例中，当组件处于最终位置时，所述组件的相应附接表面之间留有小间隙。这些间隙可以从0.150英寸到几乎零。可以通过在此类剩余间隙中插入填充物材料来移除所述间隙，所述填充物材料例如为垫片或其他类型的间隔物，这取决于剩余间隙的大小。举例来说，可以使用垫片来闭合0.150英寸的间隙，而在没有垫片的情况下可以闭合0.008英寸的间隙。可以手动地或使用自动化空间填充机构来插入填充物材料。还可以使用各种紧固件将组件紧固在一起，所述紧固件例如为(但不限于)螺杆、夹子、销、锚定螺栓和铆钉。在一些实施例中，所述组件被完全组装在一起，使得在紧固组件时，所述组件经历可忽略的变形。此很大程度上是由于组件之间的任何最终剩余间隙的较小大小以及使用填充物材料来填充这些间隙。

在一些实施例中，使用自动化移位将组件102、104放置到预接合位置和预最终位置，而手动地执行移位到最终位置。替代地，所有移位都是自动化的。

图8a、图8b和图8c是在从预接合位置到预最终位置的移位的各个阶段下的机翼组件102和机翼盒组件104的实例。图8a示出啮合到机翼盒组件104中的机翼组件102，使得两个组件至少部分地重叠。图 8b示出进一步啮合到机翼盒组件104中的机翼组件102，而图8c示出定位在预最终位置的机翼组件102和机翼盒组件104。

所施加的使组件进入预最终位置的向量移位的数目可以改变。举例来说，在一些实施例中，将三个向量移位施加到一个组件，而另一组件保持固定。替代地，可以将向量移位施加到两个组件。按照表1，每个向量移位都可以具有(x,y,z)坐标。在一些实施例中，还可以将旋转向量(u,v,w)施加到组件。

表1

可以施加多于或少于三个向量移位。可以依据待组装的组件的形状或组装程序的复杂性来选择向量移位的数目。向量移位的单位可以是英寸、厘米、毫米或任何其他适当的单位，这随组件的大小以及移位组件的致动装置可用的精度而变。

如上文指示，特定组件可能在施加向量移位期间具有较高的冲突风险，这归因于它们的形状和/或是否已经在制造时考虑到初始公差界限。如果发生冲突，那么向量移位的自动序列停止，且手动地完成组装。为了减少冲突风险，可以在一定组装偏移下将组件定位在预接合位置，所述组装偏移对应于组件的形状以及将会施加以使组件进入预最终位置和/或最终位置的移位。在表2中提供实例，借此，使用机翼盒组件的后翼梁、前翼梁、三角形特征和十字形特征来提及在机翼组件与机翼盒组件之间的接头。在此实例中，当机翼盒组件和机翼组件处于预最终位置时，针对机翼盒组件上的不同特征相对于机翼组件上的相配特征来示出间隔。在没有组装偏移的情况下，所述间隔是基于完美(或标称)组件，即，零件被制造成精确地匹配指定尺寸。如果组件不是完美制造，那么由于提供小间隔，在组装期间在后翼梁和三角形特征处的冲突是可能的。为了减少冲突风险，在预接合位置处提供组装偏移。所述组装偏移包括相对于机翼盒组件将机翼组件向下放置 0.050”且向后(即，朝向飞行器的尾部)放置0.030”。因此，增加了后翼梁、三角形特征和十字形特征处的间隔。前翼梁特征处的间隔得以减小，但保持充分大以允许组装期间进行操纵。可以依据待组装的组件在考虑到形状、大小、组装程序或其他因素的情况下来选择组装偏移。

表2

转向图9，说明了组件组装系统900的示例性实施例。组装控制器902操作性地连接到组装工具904和室内定位系统906，以便按照上文描述的方法来组装组件。组装工具904可以包括一个或多个致动装置，组件可以安装到所述一个或多个致动装置以进行组装。室内定位系统906可以包括目标和一个或多个底座单元，如上文描述。虽然说明为与组装工具904和室内定位系统906分开并远离，但组装控制器 902还可以作为所下载的软件应用程序、固件应用程序或其组合与组装工具904和/或室内定位系统906集成在一起。

可以提供各种类型的连接908以允许组装控制器902与组装工具 904和室内定位系统906通信。举例来说，连接908可以包括基于线的技术，例如电线或电缆和/或光纤。连接908还可以是无线的，例如RF、红外线、Wi-Fi、蓝牙和其他。连接908因此可以包括网络，例如因特网、公共交换电话网络(PSTN)、蜂窝网络，或本领域技术人员已知的其他网络。可以使用使得计算机网络内的装置能够交换信息的任何已知的通信协议来进行网络上的通信。协议的实例如下：IP(因特网协议)、 UDP(用户数据报协议)、TCP(传输控制协议)、DHCP(动态主机配置协议)、HTTP(超文本传输协议)、FTP(文件传输协议)、Telnet(Telnet远程协议)、SSH(安全外壳远程协议)。

多个装置910中的任一者可以经由连接908可远程地访问组装控制器902。装置910可以包括任何装置，例如个人计算机、平板计算机、智能电话等，所述装置被配置成经由连接908进行通信。在一些实施例中，组件再整形系统自身可以作为所下载的软件应用程序、固件应用程序或其组合直接提供于所述装置910中的一者上。

一个或多个数据库912可以直接集成到组装控制器902中或装置 910中的任一者中，或者可以与所述组装控制器分开地提供(如说明)。在对数据库912进行远程访问的情况下，可以经由采取如上文指示的任何类型的网络的形式的连接908来进行访问。在本文所描述的各种数据库912可以作为数据或信息的集合而提供，所述数据或信息经过组织以供计算机快速搜索和检索。数据库912可以被结构化成结合各种数据处理操作来促进对数据的存储、检索、修改和删除。数据库912 可以是在数据存储介质(例如，一个或多个服务器)上对数据的任何组织。数据库912中说明性地存储有以下各者中的任一者：组件尺寸和/ 或规格、组件基准特征、基准参考系、制造公差、目标位置、基站位置、组装参考系、组装参考系中的组件位置、预接合位置、预最终位置、最终位置、向量移位、组件的所测得的相对位置、位置之间的所计算的差，以及组装偏移。

如图10中所示，组装控制器902说明性地包括一个或多个服务器 1000。举例来说，可以使用对应于网络服务器、应用程序服务器和数据库服务器的一系列服务器。这些服务器全部由图10中的服务器1000 表示。例如技术员或组装线工人等用户可以使用装置910中的一者来访问服务器1000，或者经由图形用户接口(未示出)在组装控制器902 上直接访问所述服务器。服务器1000可以尤其包括在耦合到存储器 1002的处理器1004上运行的多个应用程序1006A…1006N。应理解，虽然本文呈现的应用程序1006A…1006N被说明和描述为单独的实体，但它们可以通过多种方式进行组合或分开。

处理器1004可访问的存储器1002可以接收和存储数据。存储器 1002可以是主存储器(例如高速随机存取存储器(RAM))，或者是辅助存储单元，例如硬盘、软盘或磁带驱动器。存储器1002可以是任何其他类型的存储器，例如只读存储器(ROM)，或例如视频光盘和压缩光盘等光学存储介质。处理器1004可以访问存储器1002以检索数据。处理器1004可以是可以对数据执行操作的任何装置。实例是中央处理单元 (CPU)、前端处理器、微处理器和网络处理器。应用程序1006A…1006N 耦合到处理器1004且被配置成执行各种任务。可以将输出传输到组装工具904、室内定位系统906和/或装置910。

图11是在处理器1004上运行的应用程序1006A的示例性实施例。应用程序1006A说明性地包括位置确定模块1102和组件移位模块 1104。位置确定模块1102可以被配置成确定组装参考系内的每个组件的位置和定向。在一些实施例中，此确定是使用室内定位系统906来完成的。位置确定模块1102可以接收从底座单元404和/或目标402A、 402B获得的读数以作为输入，且基于那些输入来确定机翼组件和机翼盒组件在组装参考系中的相对位置。可以将组件的相对位置提供给组件移位模块1104，所述组件移位模块1104被配置成将控制信号提供给组装工具904，以便按照上文描述的组装方法的步骤206将组件组装在一起。组件移位模块1104还可以接收用于将组件组装在一起的各种控制信号以作为输入。举例来说，额外的输入可以包括预接合位置、向量移位、预最终位置等。

在一些实施例中，组件移位模块1104可以被配置成根据预定预接合位置而产生用于将组件从初始位置移位到预接合位置的命令信号。可以通过组件移位模块1104和位置确定模块1102以协调的方式执行将第一和第二组件移位到预接合位置的迭代方法502。举例来说，位置确定模块1102可以在每个移位之后将经更新的位置测量值提供给组件移位模块1104，且组件移位模块1104可以计算当前位置与预接合位置之间的差，并且确定是否需要额外的移位。组件移位模块1104还可以被配置成使用向量移位而产生用于将组件从预接合位置移位到预最终位置的命令信号。举例来说，组件移位模块1104可以接收被组装的组件的识别以作为输入，且从存储器1002检索将施加的一组预先界定的向量移位以使组件从预接合位置到达预最终位置。替代地，可以直接将向量移位输入到组件移位模块1104中以用于经由组装工具904施加到组件。

组件移位模块1104还可以被配置成与其中组件从初始位置移位到预接合位置的方式类似地产生用于将组件从预最终位置移位到最终位置的命令信号。在一些实施例中，测量两个组件之间的剩余间隔，且施加平移移位以恰当地接触相应的附接表面。

可以通过各种方式来配置位置确定模块1102和组件移位模块 1104以便执行如本文中所描述的组装方法200。在一些实施例中，组装控制器可以体现为计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储有可以由处理器执行的程序代码，所述程序代码包括用于组装第一组件和第二组件的指令。本描述打算仅是示例性的，且本领域技术人员将认识到，在不脱离所公开的本发明的范围的情况下，可以对实施例作出改变。举例来说，本文中所描述的流程图和图式中的框和/或操作仅用于实例的目的。在不脱离本公开的教导的情况下，这些框和/或操作可能存在许多变化。例如，可以通过不同次序执行框，或者可以添加、删除或修改框。

在图12中说明了飞行器组合件1202，所述飞行器组合件包括：具有至少一个机翼附接表面的飞行器机翼组件102，飞行器机翼具有相对于第一基准参考系而参考的公差；以及飞行器机翼盒组件104，所述飞行器机翼盒组件104具有相对于第二基准参考系而参考的至少一个机翼盒附接表面的公差，从每个相应组件上的多组基准特征得出所述第一和第二基准参考系。至少一个机翼盒附接表面与至少一个机翼附接表面接触。可能已经根据上文描述的制造方法300来制造组合件 1202，且根据上文描述的组装方法200来组装所述组合件。在一个或两个组件102、104上提供的基准参考系可以用作制造和组装基准参考系两者，且构建到所述设计中的公差界限可以包括用于在将组件组装在一起的同时提供足够的间隔来避免冲突的额外的对缝间隙。

虽然在框图中说明为经由不同的数据信号连接而彼此通信的离散组件群组，但本领域技术人员将理解，通过硬件和软件组件的组合来提供本实施例，其中一些组件是由硬件或软件系统的给定功能或操作实施，且通过计算机应用或操作系统内的数据通信来实施所说明的许多数据路径。因此提供所说明的结构是为了教导本实施例的效率。在不脱离权利要求书的标的的情况下，可以通过其他特定形式来体现本公开。而且，本领域技术人员将了解，虽然本文公开和示出的系统、方法和计算机可读介质可以包括特定数目的元件/组件，但可以修改所述系统、方法和计算机可读介质以包括额外的或更少的此类元件/组件。本公开还意在涵盖并且包括技术上的所有合适的改变。鉴于对本公开的检视，本领域技术人员将明白属于本发明的范围的修改，且此类修改意在属于所附权利要求书。

Claims (24)

1.一种用于组装飞行器的机翼和机翼盒的方法，所述方法包括：

提供具有至少一个机翼附接表面的飞行器机翼组件，所述机翼附接表面具有相对于接近所述机翼附接表面而定位的至少一个机翼基准特征而界定的公差；

提供具有至少一个机翼盒附接表面的飞行器机翼盒组件，所述机翼盒附接表面具有相对于接近所述机翼盒附接表面而定位的至少一个机翼盒基准特征而界定的公差；以及

通过使所述至少一个机翼基准特征与所述至少一个机翼盒基准特征重叠以便将所述至少一个机翼附接表面放置在适当位置以紧固到所述至少一个机翼盒附接表面，而将所述机翼组件和所述机翼盒组件组装在一起；

其中组装所述机翼组件和所述机翼盒组件包括：

将所述机翼组件和所述机翼盒组件放置在预接合位置，相对于所述至少一个机翼盒基准特征来定位所述至少一个机翼基准特征；

将所述机翼组件和所述机翼盒组件从所述预接合位置移动到预最终位置，其中在所述机翼附接表面与所述机翼盒附接表面之间具有间隙；以及

通过使所述机翼附接表面和所述机翼盒附接表面接触而将所述机翼组件和所述机翼盒组件从所述预最终位置移动到最终位置。

2.如权利要求1所述的方法，其中通过至少三个机翼基准特征来界定机翼基准参考系，且通过至少三个机翼盒基准特征来界定机翼盒基准参考系，且组装所述机翼组件和所述机翼盒组件包括使所述机翼基准参考系与所述机翼盒基准参考系重叠。

3.如权利要求2所述的方法，其中分别在所述机翼附接表面和所述机翼盒附接表面上提供所述至少三个机翼基准特征和所述至少三个机翼盒基准特征。

4.如权利要求1所述的方法，其中当所述至少一个机翼基准特征和所述至少一个机翼盒基准特征重叠时，所述机翼附接表面的至少一部分与所述机翼盒附接表面的至少一部分接触。

5.如权利要求1所述的方法，进一步包括使用室内定位系统在组装参考系统中参考所述机翼组件和所述机翼盒组件。

6.如权利要求5所述的方法，其中参考所述机翼组件和所述机翼盒组件包括：将至少三个目标放置在所述机翼组件和所述机翼盒组件中的每一者上；以及使用所述至少三个目标来检测所述机翼组件和所述机翼盒组件中的每一者在所述组装参考系统中的位置和定向。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个机翼基准特征和所述至少一个机翼盒基准特征在所述机翼组件和所述机翼盒组件中的相应一者上是可物理识别的。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述至少一个机翼基准特征和所述至少一个机翼盒基准特征是孔。

9.如权利要求1所述的方法，其中将所述机翼组件和所述机翼盒组件放置在预接合位置包括：将所述机翼组件和所述机翼盒组件中的至少一者反复地移位以到达所述预接合位置。

10.如权利要求1所述的方法，其中将所述机翼组件和所述机翼盒组件移动到预最终位置包括：将一连串预先界定的移动施加到所述机翼组件和所述机翼盒组件中的至少一者以到达所述预最终位置。

11.如权利要求10所述的方法，其中施加所述一连串预先界定的移动包括施加三个向量移动以到达所述预最终位置。

12.如权利要求1所述的方法，其中将所述机翼组件和所述机翼盒组件放置在预接合位置包括：使所述至少一个机翼基准特征和所述至少一个机翼盒基准特征以一定偏移对准以用于后续移位。

13.如权利要求1所述的方法，其中提供所述机翼组件以及提供所述机翼盒组件分别包括制造所述机翼组件以及制造所述机翼盒组件。

14.如权利要求13所述的方法，其中制造所述机翼组件以及制造所述机翼盒组件包括：

根据产品特征和性能要求来设计所述机翼组件和所述机翼盒组件；

提供所述机翼组件上的所述至少一个机翼基准特征和所述机翼盒组件上的所述至少一个机翼盒基准特征；

相对于所述至少一个机翼基准特征来设定所述机翼附接表面的制造公差，且相对于所述至少一个机翼盒基准特征来设定所述机翼盒附接表面的制造公差；以及

根据如分别从所述至少一个机翼基准特征和所述至少一个机翼盒基准特征参考的所述制造公差来制造所述机翼组件和所述机翼盒组件。

15.一种飞行器组合件，所述飞行器组合件包括：

飞行器机翼组件，所述飞行器机翼组件具有至少一个机翼附接表面，所述至少一个机翼附接表面具有相对于接近所述至少一个机翼附接表面而定位的至少一个机翼基准特征而界定的公差；以及

飞行器机翼盒组件，所述飞行器机翼盒组件具有至少一个机翼盒附接表面，所述至少一个机翼盒附接表面具有相对于接近所述至少一个机翼盒附接表面而定位的至少一个机翼盒基准特征而界定的公差，所述至少一个机翼附接表面和所述至少一个机翼盒附接表面在紧固之前的最终组装位置相隔0.150英寸与零英寸之间的间隙；

其中，

将所述机翼组件和所述机翼盒组件放置在预接合位置，相对于所述至少一个机翼盒基准特征来定位所述至少一个机翼基准特征；

将所述机翼组件和所述机翼盒组件从所述预接合位置移动到预最终位置，其中在所述机翼附接表面与所述机翼盒附接表面之间具有间隙；以及

通过使所述机翼附接表面和所述机翼盒附接表面接触而将所述机翼组件和所述机翼盒组件从所述预最终位置移动到最终位置。

16.如权利要求15所述的组合件，其中所述机翼组件包括由至少三个机翼基准特征界定的机翼基准参考系，且所述机翼盒组件包括由至少三个机翼盒基准特征界定的机翼盒基准参考系，且其中所述机翼基准参考系与所述机翼盒基准参考系重叠。

17.如权利要求16所述的组合件，其中所述至少三个机翼基准特征和所述至少三个机翼盒基准特征分别提供于所述机翼附接表面和所述机翼盒附接表面上。

18.如权利要求15所述的组合件，其中所述机翼附接表面的至少一部分与所述机翼盒附接表面的至少一部分接触。

19.如权利要求15所述的组合件，其中所述至少一个机翼基准特征和所述至少一个机翼盒基准特征在所述机翼组件和所述机翼盒组件中的相应一者上是可物理识别的。

20.如权利要求19所述的组合件，其中所述至少一个机翼基准特征和所述至少一个机翼盒基准特征是孔。

21.如权利要求15所述的组合件，其中在紧固之前，所述至少一个机翼附接表面与所述至少一个机翼盒附接表面之间的所述间隙填充有填充物材料。

22.如权利要求15所述的组合件，其中当紧固在一起时，所述至少一个机翼附接表面与所述至少一个机翼盒附接表面之间的所述间隙闭合，并且所述机翼附接表面和所述机翼盒附接表面发生可忽略的变形。

23.如权利要求15所述的组合件，其中所述间隙在0.100英寸与零英寸之间。

24.一种用于组装飞行器的机翼组件和机翼盒组件的系统，所述系统包括：

存储器；

处理器，所述处理器耦合到所述存储器；以及

至少一个应用程序，所述至少一个应用程序存储在所述存储器中并且具有可以由所述处理器执行的程序代码以用于执行以下操作：

在组装参考系中确定机翼组件和机翼盒组件的相对位置，所述机翼组件具有至少一个机翼附接表面，所述机翼附接表面具有相对于接近所述机翼附接表面而定位的至少一个机翼基准特征而界定的公差，所述机翼盒组件具有至少一个机翼盒附接表面，所述机翼盒附接表面具有相对于接近所述机翼盒附接表面而定位的至少一个机翼盒基准特征而界定的公差；以及

通过产生用于所述至少一个机翼基准特征与所述至少一个机翼盒基准特征的命令信号以便将所述至少一个机翼附接表面放置在适当位置以紧固到所述至少一个机翼盒附接表面，而将所述机翼组件与所述机翼盒组件组装在一起；

其中组装所述机翼组件和所述机翼盒组件包括：

将所述机翼组件和所述机翼盒组件放置在预接合位置，相对于所述至少一个机翼盒基准特征来定位所述至少一个机翼基准特征；

将所述机翼组件和所述机翼盒组件从所述预接合位置移动到预最终位置，其中在所述机翼附接表面与所述机翼盒附接表面之间具有间隙；以及

通过使所述机翼附接表面和所述机翼盒附接表面接触而将所述机翼组件和所述机翼盒组件从所述预最终位置移动到最终位置。

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