CN107487456A - 一种机翼加工过程的外翼调姿定位系统及方法 - Google Patents

一种机翼加工过程的外翼调姿定位系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种机翼加工过程的外翼调姿定位系统，涉及机翼加工领域，它包括：数据采集模块、调姿运动解析模块、控制模块和人机交互模块；所述的数据采集模块与调姿运动解析模块相连接，调姿运动解析模块与控制模块相连接，控制模块和人机交互模块相连接。一种机翼加工过程的外翼调姿定位方法包括：当前机翼实际姿态的数据采集：对待加工机翼的位置、姿态数据进行采集；调姿运动的数据解析及调整：将待加工机翼位置、姿态进行调整；对数控定位柱进行运动控制。本发明实现在机翼的加工过程中，对机翼位置的实时采集，并通过调整装置进行姿态调整。

Description

一种机翼加工过程的外翼调姿定位系统及方法
技术领域
本发明涉及机翼加工领域，尤其是一种机翼加工过程的外翼调姿定位系统及方法。
背景技术
机翼加工是飞机大部件装配的重要环节之一，对提高机翼装配准确度以及机翼与其它部件的协调准确度具有十分重要的作用。空间姿态调整作为提高机翼精加工质量的重要手段，是机翼精加工的基础性环节，而姿态计算则是进行空间位姿调整的基础，因此，实现机翼精加工姿态的精确计算具有重要实用价值。目前国内外现有的就机翼精加工而言，由于其产品对象的曲面封闭结构以及精加工型架的结构紧凑性特点，使得在机翼上不易布置位姿表达点，并使用激光跟踪仪对这些空间点进行测量，从而造成该方法的难以使用；另一方面，翼面水平测量作为机翼精加工过程中必不可少的环节，其测量值能够反映出机翼位姿信息，但由于这种测量所测得的点并非翼面上预先布置的确定点，而是依赖于机翼实际位姿的某一随机点，此时，无法预知测量点的理论坐标值，也不能对机翼讲过过程的姿态进行调整。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种机翼加工过程的外翼调姿定位系统及方法。实现在机翼的加工过程中，对机翼位置的实时采集，并通过调整装置进行姿态调整。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种机翼加工过程的外翼调姿定位系统，其特征在于，它包括：数据采集模块、调姿运动解析模块、控制模块和人机交互模块；所述的数据采集模块与调姿运动解析模块相连接，调姿运动解析模块与控制模块相连接，控制模块和人机交互模块相连接。
优选的，所述的数据采集模块，包括至少3个机翼测量点和在每个测量点上所设置的激光跟踪仪以及数据采集数据库。
优选的，所述的数据采集模块的机翼测量点上设置有激光跟踪仪，激光跟踪仪的数据输出端与数据采集数据库的数据输入端相连接。
优选的，所述的调姿运动解析模块包括：坐标值对比单元、运动分析单元、方程解析单元、运动轨迹预测单元和数据仿真单元。
优选的，所述的坐标值对比单元的数据输入端分别与数据采集模块的数据输出端和运动分析单元的数据输出端相连，坐标值对比单元的数据输出端与运动轨迹预测单元的数据输入端相连，运动轨迹预测单元的数据输出端与方程解析单元的数据输入端相连，方程解析单元的数据输出端与数据仿真单元的数据输入端相连，数据仿真单元的数据输出端分别与运动轨迹预测单元的数据输入端和运动分析单元的数据输入端相连，运动分析单元与控制模块互联。
优选的，所述的调姿运动解析模块的数据来源是数据采集模块所采集的数据和控制模块的偏差反馈；并产生是运动步长指令和调姿完成指令。
优选的，所述的控制模块包括：运动控制单元和数控定位单元；所述的运动控制单元与调姿运动解析模块的运动分析单元互联，运动控制单元与数控定位单元互联。
一种机翼加工过程的外翼调姿定位方法包括：
S1当前机翼实际姿态的数据采集：对待加工机翼的位置、姿态数据进行采集；
S2调姿运动的数据解析及调整：将待加工机翼位置、姿态进行调整；
S3对数控定位柱进行运动控制。
优选的，所述的当前机翼实际姿态的数据采集包括：
S101在机翼上布置机翼测量点；
S102在机翼测量点上安装激光跟踪仪；
S103通过激光跟踪仪确定机翼在坐标系中所处的位置、姿态；
S104将激光跟踪仪采集的位置及姿态信息数据采集数据库中。
优选的，所述的调姿运动的数据解析及调整，是根据激光跟踪仪所采集的位置、姿态数据和偏差反馈，产生运动步长指令和调姿完成指令，具体为：
S201将采集的机翼的坐标值数据和预设数据进行对比；
S202判断坐标值误差是否超出设定范围，若误差没有超出设定范围，则调姿完成；反之超出误差设定范围；
S203进行运动轨迹预测，并对运动方程进行解析，通过数据软件进行仿真并将仿真数据，通过运动分析上传至控制模块，对机翼在坐标系中所处的位置、姿态进行调整；
S204通过控制模块的偏差反馈，再进行坐标值对比，将采集的机翼的坐标值数据和预设数据进行对比，若误差没有超出设定范围，则调姿完成；反之重复上述步骤。
优选的，所述的对数控定位柱进行运动控制，是根据运动量参数对数控定位柱进行运动控制；使每个轴的每步运动均能满足上位机的指令要求；同时也采集现场的实时反馈以便进行修正。
本发明的有益效果是：实现在机翼的加工过程中，对机翼位置的实时采集，并通过调整装置进行姿态调整。
附图说明
图1为一种机翼加工过程的外翼调姿定位系统框架图；
图2为一种机翼加工过程的外翼调姿定位方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
实施例1：
如图1所示，一种机翼加工过程的外翼调姿定位系统，它包括：数据采集模块、调姿运动解析模块、控制模块和人机交互模块；所述的数据采集模块与调姿运动解析模块相连接，调姿运动解析模块与控制模块相连接，控制模块和人机交互模块相连接。
数据采集模块，包括至少3个机翼测量点和在每个测量点上所设置的激光跟踪仪以及数据采集数据库。所述的数据采集模块的机翼测量点上设置有激光跟踪仪，激光跟踪仪的数据输出端与TPI软件的数据输入端相连，TPI软件的数据输出端与数据采集数据库的数据输入端相连接。
所述的调姿运动解析模块包括：坐标值对比单元、运动分析单元、方程解析单元、运动轨迹预测单元和数据仿真单元。
所述的坐标值对比单元的数据输入端分别与数据采集模块的数据输出端和运动分析单元的数据输出端相连，坐标值对比单元的数据输出端与运动轨迹预测单元的数据输入端相连，运动轨迹预测单元的数据输出端与方程解析单元的数据输入端相连，方程解析单元的数据输出端与数据仿真单元的数据输入端相连，数据仿真单元的数据输出端分别与运动轨迹预测单元的数据输入端和运动分析单元的数据输入端相连，运动分析单元与控制模块互联。
调姿运动解析模块的数据来源是数据采集模块所采集的数据和控制模块的偏差反馈；并产生是运动步长指令和调姿完成指令。所述的控制模块包括：运动控制单元和数控定位单元运动控制单元与调姿运动解析模块的运动分析单元互联，运动控制单元与数控定位单元互联。
如图2所示，一种机翼加工过程的外翼调姿定位方法包括：
S1当前机翼实际姿态的数据采集是对待加工机翼的位置、姿态数据进行采集，具体为：
S101在机翼上布置至少3个机翼测量点；
S102在机翼测量点上安装激光跟踪仪；
S103通过激光跟踪仪确定机翼在坐标系中所处的位置、姿态；
S104将激光跟踪仪采集的位置及姿态信息数据采集数据库中。
S2调姿运动的数据解析及调整，是将待加工机翼位置、姿态进行调整；其数据来源是上位激光跟踪仪的数据采集系统和下位控制模块的偏差反馈，以及产生运动步长指令和调姿完成指令，具体为：
S201将采集的机翼的坐标值数据和预设数据进行对比；
S202判断坐标值误差是否超出设定范围，若误差没有超出设定范围，则调姿完成；反之超出误差设定范围。
S203进行运动轨迹预测，并对运动方程进行解析，通过数据软件进行仿真并将仿真数据，通过运动分析上传至控制模块，对机翼在坐标系中所处的位置、姿态进行调整。
S204通过下位控制模块的偏差反馈，再进行坐标值对比，将采集的机翼的坐标值数据和预设数据进行对比，若误差没有超出设定范围，则调姿完成；反之重复上述步骤。
S3对数控定位柱进行运动控制，是依据上位机的运动量参数，对下属控制的12个实轴以及虚轴进行运动控制。使每个轴的每步运动均能满足上位机的指令要求。同时，控制模块也采集现场的实时反馈，并将数据反馈给上位机。以便上位机进行修正。
S4通过人机交互模块对翼加工过程的外翼调姿定位的所有数据进行实时监控，以及对参数进行设置。
实施例2：
如图1所示，一种机翼加工过程的外翼调姿定位系统，它包括：数据采集模块、调姿运动解析模块、控制模块和人机交互模块；所述的数据采集模块与调姿运动解析模块相连接，调姿运动解析模块与控制模块相连接，控制模块和人机交互模块相连接。
数据采集模块，包括5个机翼测量点和一个激光跟踪仪以及数据采集数据库。所述的数据采集模块的机翼测量点上设置有激光跟踪仪，激光跟踪仪的数据输出端与TPI软件的数据输入端相连，TPI软件的数据输出端与数据采集数据库的数据输入端相连接。
所述的调姿运动解析模块包括：坐标值对比单元、运动分析单元、方程解析单元、运动轨迹预测单元和数据仿真单元。
所述的坐标值对比单元的数据输入端分别与数据采集模块的数据输出端和运动分析单元的数据输出端相连，坐标值对比单元的数据输出端与运动轨迹预测单元的数据输入端相连，运动轨迹预测单元的数据输出端与方程解析单元的数据输入端相连，方程解析单元的数据输出端与数据仿真单元的数据输入端相连，数据仿真单元的数据输出端分别与运动轨迹预测单元的数据输入端和运动分析单元的数据输入端相连，运动分析单元与控制模块互联。
调姿运动解析模块的数据来源是数据采集模块所采集的数据和控制模块的偏差反馈；并产生是运动步长指令和调姿完成指令。所述的控制模块包括：运动控制单元和数控定位单元运动控制单元与调姿运动解析模块的运动分析单元互联，运动控制单元与数控定位单元互联。
如图2所示，一种机翼加工过程的外翼调姿定位方法包括：
S1当前机翼实际姿态的数据采集是对待加工机翼的位置、姿态数据进行采集，具体为：
S101在机翼上布置机翼5个测量点；
S102可用一台跟踪仪在运动过程中，进行分段定点测量，比如，从初始位置到目标位置，设定5个测量点。当运动到测量点附近时，停止运动，由跟踪仪复测重新校核，这样成为一种类半实时闭环控制；
S103通过激光跟踪仪确定机翼在坐标系中所处的位置、姿态；
S104将激光跟踪仪采集的位置及姿态信息数据采集数据库中。
S2调姿运动的数据解析及调整，是将待加工机翼位置、姿态进行调整；其数据来源是上位激光跟踪仪的数据采集系统和下位控制模块的偏差反馈，以及产生运动步长指令和调姿完成指令，具体为：
S201将采集的机翼的坐标值数据和预设数据进行对比；
S202判断坐标值误差是否超出设定范围，若误差没有超出设定范围，则调姿完成；反之超出误差设定范围。
S203进行运动轨迹预测，并对运动方程进行解析，通过数据软件进行仿真并将仿真数据，通过运动分析上传至控制模块，对机翼在坐标系中所处的位置、姿态进行调整。
S204通过下位控制模块的偏差反馈，再进行坐标值对比，将采集的机翼的坐标值数据和预设数据进行对比，若误差没有超出设定范围，则调姿完成；反之重复上述步骤。
S3对数控定位柱进行运动控制，是依据上位机的运动量参数，对下属4台数控定位器控制的12个实轴以及虚轴进行运动控制。使每个轴的每步运动均能满足上位机系统控制模块的指令要求。同时，控制模块也采集现场的实时反馈，比如位移和力等数据，并将数据反馈给上位机。以便上位机进行修正。
S4通过人机交互模块对翼加工过程的外翼调姿定位的所有数据进行实时监控，以及对参数进行设置。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种机翼加工过程的外翼调姿定位系统，其特征在于，它包括：数据采集模块、调姿运动解析模块、控制模块和人机交互模块；所述的数据采集模块与调姿运动解析模块相连接，调姿运动解析模块与控制模块相连接，控制模块和人机交互模块相连接。
2.根据权利要求1所述的一种机翼加工过程的外翼调姿定位系统，其特征在于：所述的数据采集模块，包括至少3个机翼测量点和在每个测量点上所设置的激光跟踪仪以及数据采集数据库；所述的数据采集模块的机翼测量点上设置有激光跟踪仪，激光跟踪仪的数据输出端与数据采集数据库的数据输入端相连接。
3.根据权利要求1所述的一种机翼加工过程的外翼调姿定位系统，其特征在于，所述的调姿运动解析模块包括：坐标值对比单元、运动分析单元、方程解析单元、运动轨迹预测单元和数据仿真单元。
4.根据权利要求3所述的一种机翼加工过程的外翼调姿定位系统，其特征在于：所述的坐标值对比单元的数据输入端分别与数据采集模块的数据输出端和运动分析单元的数据输出端相连，坐标值对比单元的数据输出端与运动轨迹预测单元的数据输入端相连，运动轨迹预测单元的数据输出端与方程解析单元的数据输入端相连，方程解析单元的数据输出端与数据仿真单元的数据输入端相连，数据仿真单元的数据输出端分别与运动轨迹预测单元的数据输入端和运动分析单元的数据输入端相连，运动分析单元与控制模块互联。
5.根据权利要求1所述的一种机翼加工过程的外翼调姿定位系统，其特征在于：所述的调姿运动解析模块的数据来源是数据采集模块所采集的数据和控制模块的偏差反馈；并产生是运动步长指令和调姿完成指令。
6.根据权利要求1所述的一种机翼加工过程的外翼调姿定位系统，其特征在于：所述的控制模块包括：运动控制单元和数控定位单元；所述的运动控制单元与调姿运动解析模块的运动分析单元互联，运动控制单元与数控定位单元互联。
7.一种机翼加工过程的外翼调姿定位方法包括：
S1当前机翼实际姿态的数据采集：对待加工机翼的位置、姿态数据进行采集；
S2调姿运动的数据解析及调整：将待加工机翼位置、姿态进行调整；
S3对数控定位柱进行运动控制。
8.根据权利要求7所述的一种机翼加工过程的外翼调姿定位方法，其特征在于，所述的当前机翼实际姿态的数据采集包括：
S101在机翼上布置机翼测量点；
S102在机翼测量点上安装激光跟踪仪；
S103通过激光跟踪仪确定机翼在坐标系中所处的位置、姿态；
S104将激光跟踪仪采集的位置及姿态信息数据采集数据库中。
9.根据权利要求7所述的一种机翼加工过程的外翼调姿定位方法，其特征在于：所述的调姿运动的数据解析及调整，是根据激光跟踪仪所采集的位置、姿态数据和偏差反馈，产生运动步长指令和调姿完成指令，具体为：
S201将采集的机翼的坐标值数据和预设数据进行对比；
S202判断坐标值误差是否超出设定范围，若误差没有超出设定范围，则调姿完成；反之超出误差设定范围；
S203进行运动轨迹预测，并对运动方程进行解析，通过数据软件进行仿真并将仿真数据，通过运动分析上传至控制模块，对机翼在坐标系中所处的位置、姿态进行调整；
S204通过控制模块的偏差反馈，再进行坐标值对比，将采集的机翼的坐标值数据和预设数据进行对比，若误差没有超出设定范围，则调姿完成；反之重复上述步骤。
10.根据权利要求9所述的一种机翼加工过程的外翼调姿定位方法，其特征在于：所述的对数控定位柱进行运动控制，是根据运动量参数对数控定位柱进行运动控制；使每个轴的每步运动均能满足上位机的指令要求；同时也采集现场的实时反馈以便进行修正。
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