CN110712032B - 翼板组装系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及翼板组装系统和方法。一种翼板组装系统包括机翼构建工位、桁条分级工位和高架龙门子系统，高架龙门子系统包括具有升降机构和末端执行器的桁条升降组件。末端执行器具有接合并保持桁条的桁条保持器。末端执行器具有致动器，致动器可进行操作以使桁条保持器相对于升降机构在至少一个方向上移动。每个桁条升降组件被配置为使桁条从桁条分级工位移动到相对于翼板的蒙皮的表面定位的机翼构建工位，以将桁条布置在翼板的蒙皮上且位于预定位置。

Description

翼板组装系统和方法
技术领域
本文中的主题总体上涉及翼板组装系统和方法。
背景技术
为了制造飞机的翼板，提供机翼蒙皮并且将多个桁条固定到机翼蒙皮。传统是手动地完成将桁条定位并放置在机翼蒙皮上，这是非常耗时的并且需要很多工时。一些已知的制造系统利用固定装置或夹具来固定和定位桁条。然而，固定装置或夹具专用于一种特定机翼蒙皮设计。另外，对固定装置或夹具的尺寸可能有实际限制。
仍然需要以成本有效且可靠的方式组装翼板的系统和方法。
发明内容
在一个示例中，提供了一种翼板组装系统，该翼板组装系统包括：机翼构建工位，其被配置为保持翼板；桁条分级工位，其被配置为保持桁条；以及高架龙门子系统，其包括能在所述机翼构建工位和所述桁条分级工位上方移动的桥。所述高架龙门子系统包括联接到所述桥并且能随所述桥移动的多个桁条升降组件。每个桁条升降组件包括升降机构和联接到所述升降机构的末端执行器。所述升降机构使所述末端执行器在竖直方向上沿着竖直轴线移动。所述末端执行器具有被配置为接合并保持所述桁条的桁条保持器。所述桁条保持器被配置为升高、移动和释放所述桁条。所述末端执行器具有致动器，所述致动器能进行操作以使所述桁条保持器相对于所述升降机构在至少一个方向上移动。每个桁条保持器从上方接合所述桁条。每个桁条升降组件被配置为使所述桁条从所述桁条分级工位移动到相对于所述翼板的蒙皮的表面定位的所述机翼构建工位，以将所述桁条布置在所述翼板的所述蒙皮上且位于预定位置。
在另一个示例中，提供了一种翼板组装系统，该翼板组装系统包括：机翼构建工位，其被配置为保持翼板；桁条分级工位，其被配置为保持桁条；高架龙门子系统，其包括能在所述机翼构建工位和所述桁条分级工位上方移动的桥；以及引导系统，其具有引导控制器以及所述机翼构建工位处的机翼构建工位位置确定器。所述高架龙门子系统包括联接到所述桥并且能随所述桥移动的多个桁条升降组件。每个桁条升降组件包括升降机构和联接到所述升降机构的末端执行器。所述升降机构使所述末端执行器在竖直方向上沿着竖直轴线移动。所述末端执行器具有被配置为接合并保持所述桁条的桁条保持器。所述桁条保持器被配置为升高、移动和释放所述桁条。所述末端执行器具有致动器，所述致动器能进行操作以将所述桁条保持器相对于所述升降机构在至少一个方向上移动。所述末端执行器具有末端执行器位置确定器。所述机翼构建工位位置确定器被配置为确定每个末端执行器位置确定器的位置。每个桁条保持器从上方接合所述桁条。每个桁条升降组件被配置为使所述桁条从所述桁条分级工位移动到所述机翼构建工位处的初始桁条位置，从而所述桁条相对于所述翼板的蒙皮的表面位于初始桁条位置。所述机翼构建工位位置确定器确定每个末端执行器位置确定器的位置，以确定所述末端执行器相对于所述翼板的所述蒙皮的表面在所述初始桁条位置的定位。所述引导控制器基于由所述机翼构建工位位置确定器确定的所述末端执行器位置确定器的所述初始桁条位置来确定移动子程序，以移动所述桁条以便最终布置在所述翼板的所述蒙皮的表面上的与所述初始桁条位置不同的最终桁条位置中。
在另一个示例中，提供了一种使用高架龙门子系统组装飞机的翼板的方法，所述高架龙门子系统具有沿能移动的桥布置的多个桁条升降组件，其中，每个桁条升降组件包括在升降机构的端部处的末端执行器。该方法包括将所述多个桁条升降组件的所述末端执行器沿着桁条分级工位中的桁条的长度联接到桁条；通过操作对应的升降机构，用所述末端执行器升高所述桁条；通过将所述高架龙门子系统的所述桥移动到翼板的蒙皮正上方的不同位置，将所述桁条从所述桁条分级工位移动到机翼构建工位；将所述桁条降低到所述翼板的蒙皮的表面上；并且从所述末端执行器释放所述桁条。
附图说明
图1是根据示例的用于组装飞机的翼板的翼板组装系统的立体图。
图2是根据示例的翼板组装系统的顶视图。
图3是翼板组装系统的立体图，示出根据示例的高架龙门子系统的一部分。
图4是高架龙门子系统的一部分的立体图，示出根据示例的设置在升降机构的端部处的末端执行器。
图5是根据示例的翼板组装系统的一部分的立体图。
具体实施方式
图1是根据示例的用于组装飞机的翼板102的翼板组装系统100的立体图。图2是根据示例的翼板组装系统100的顶视图。翼板组装系统100包括多个顺序操作工位，在每个工位内执行不同的制造操作。这些工位被顺序地布置，使得翼板102的部件(诸如蒙皮104、桁条106等)在工位之间移动，以允许制造翼板102。可选地，可在两侧制造翼板102，诸如同时制造上翼板和下翼板，然后可组装上翼板和下翼板以形成飞机的翼箱。在示例中，这些部件通常移动经过组装过程，诸如，在诸如高架龙门子系统这样的自动化材料运输系统的作用下从一个工位移动到另一个工位，以限制人的参与。自动化材料运输系统允许定位部件以进行自动化加工。
翼板组装系统100包括在制造设施的工作地板108中的桁条分级工位110和机翼构建工位112。桁条分级工位110包括库存管理工位114和一个或更多个加工工位116。在其他各种示例中，翼板组装系统100可包括其他工位。每个工位都可在其中包括各种子工位。翼板组装系统100包括用于将部件在工位之间运输的高架龙门子系统120。高架龙门子系统120包括桥122，桥122能在机翼构建工位112和桁条分级工位110上方移动，以使桁条106从桁条分级工位110移动到机翼构建工位112。
蒙皮104设置在机翼构建工位112且位于支撑件130(诸如，叠层心轴)上。在示例中，蒙皮104在机翼构建工位112内、在支撑件130的顶部上大体水平地取向。蒙皮104大体具有与翼板102的形状对应的预定轮廓或外形。蒙皮104具有被配置为接纳桁条106的表面132。在各种示例中，蒙皮104未固化并且桁条106被配置为在机翼构建工位112处被结合到蒙皮104。在其他各种示例中，蒙皮104被固化并且桁条106被配置为在机翼构建工位112处被结合到蒙皮104。
桁条106初始地被保持在桁条车140上，桁条车140能移动进出库存管理工位114。库存管理工位114可保持具有各种类型的桁条106的多个桁条车140。桁条106可被储藏在桁条车140上和/或在桁条车140上进行运输。可选地，每个桁条车140可保持单个桁条106。在其他各种示例中，每个桁条车140可保持多个桁条106。桁条106以与蒙皮104的轮廓对应的预定轮廓或外形被保持在桁条车140上。
在进行组装期间，高架龙门子系统120将个体桁条106从库存管理工位114移动到加工工位116，以便进行加工。在各种示例中，加工工位116可包括用于在将桁条106移动到机翼构建工位112之前对桁条106进行等离子体蚀刻的一个或更多个等离子体机器人。在各种示例中，加工工位116可包括用于在将桁条106移动到机翼构建工位112之前对桁条106应用盖边缘加工的一个或更多个盖边缘加工机器人。在各种示例中，加工工位116可包括用于在将桁条106移动到机翼构建工位112之前向桁条106施用粘合剂的粘合剂施用机器人。在其他各种示例中，加工工位116可在将桁条106运输到机翼构建工位112之前执行其他加工，以制备桁条106。在各种示例中，高架龙门子系统120可将桁条106在加工工位116内的各种加工子工位之间移动，诸如向加工工位116内的不同区域移动，以便由用于不同加工的不同的机器人进行加工。在其他各种示例中，桁条106可保持在同一位置处，以便由不同的机器人进行加工，使得高架龙门子系统120没有使桁条106在加工工位116内移动，而是仅将桁条106移动到加工工位116以便进行加工，然后将桁条106从加工工位116移动到机翼构建工位112。
在示例中，翼板组装系统100包括具有引导控制器152的引导系统150，引导控制器152操作性地联接到高架龙门子系统120，以控制高架龙门子系统120的操作。引导系统150包括处于机翼构建工位112处的机翼构建工位位置确定器154和处于桁条分级工位110处的桁条分级工位位置确定器156。机翼构建工位位置确定器154被配置为确定高架龙门子系统120在机翼构建工位112内的位置(感测位置)，以将桁条106相对于翼板102的蒙皮104的表面132和机翼构建工位112定位。在示例中，使用机翼构建工位位置确定器154准确地确定蒙皮104在机翼构建工位112内的位置(感测位置)，因此确定高架龙门子系统120在机翼构建工位112内的相对位置。例如，蒙皮位置确定器160可在多个位置处联接到蒙皮104，以确定蒙皮104的表面132的位置，并且与高架龙门子系统120的位置相比，用于将桁条106定位在蒙皮104的表面132上。
桁条分级工位位置确定器156被配置为确定高架龙门子系统120在桁条分级工位110内的位置(感测位置)，诸如以从库存管理工位114拾取桁条106，移动桁条106，将桁条106布置在加工工位116中，从加工工位116拾取桁条106，等等。机翼构建工位位置确定器154和桁条分级工位位置确定器156向引导控制器152提供反馈，以向引导控制器提供运行中(on-the-fly position)的位置信息，以便在能编程的情况下以能更新的方式引导高架龙门子系统120。在示例中，引导系统150使用视觉引导，以便将高架龙门子系统120在翼板组装系统100内准确定位。例如，在各种示例中，机翼构建工位位置确定器154和桁条分级工位位置确定器156是激光定位器(在本文中可被称为机翼构建工位激光定位器154和桁条分级工位激光定位器156)，其使用激光来确定高架龙门子系统120的准确的多个感测位置，以便对高架龙门子系统120进行位置控制。
图3是根据示例的翼板组装系统100的立体图，示出高架龙门子系统120的一部分。高架龙门子系统120包括能沿着滑道梁200移动的桥122，滑道梁200沿着桁条分级工位110和机翼构建工位112(图1和图2中示出)延伸达工作地板108的长度。
在示例中，桥122通过滚动托架202联接到滑道梁200。可选地，托架202和滑道梁200可设置在桥122的相对两个端部处。托架202使桥122沿着滑道梁200移动，以改变桥122在工作地板108上方的位置。例如，可使用托架202使桥122在各种工位之间移动。在各种示例中，滚动托架202沿着滑道梁200滚动。桥122可在替代示例中通过其他装置联接到滑道梁200，或者可在替代示例中通过其他装置能在各种工位之间移动。
桥122包括顶部210和底部212。桥122包括在顶部210和底部212延伸的前面214。前面214在桥122的相对两个端部之间纵向延伸。在各种示例中，桥122包括一个或更多个金属梁。桥122保持高架在工位上方并且使诸如桁条106这样的部件在各种工位之间移动。
在示例中，高架龙门子系统120包括联接到桥122并且能随桥122移动的多个桁条升降组件220。每个桁条升降组件220包括升降机构222和联接到升降机构222的末端执行器224。升降机构222联接到桥122的前面214。升降机构222使末端执行器224沿着竖直轴线在竖直方向上朝向和背离桁条106移动(当末端执行器224没有保持桁条106时)和/或升高和降低桁条106(当末端执行器224正保持桁条106时)。在各种示例中，升降机构222是拉杆，也被称为拉杆升降器。在示例中，每个升降机构222都是可独立操作的。每个升降机构222能以不同速率、在不同时间等进行操作以达到不同深度。例如，因为桁条106可形成有轮廓，所以升降机构222中的一些可进行操作以达到更远离底部212的深度，而其他升降机构222可进行操作以达到更靠近底部212的深度。
在示例中，升降机构222包括轨道230和联接器232。轨道230能在联接器232内在竖直方向上滑动。联接器232可被套管或其他盖覆盖。升降机构222包括升降机构定位器234，升降机构定位器234操作性地联接到轨道230以将轨道230定位在联接器232中。升降机构定位器234可包括电动机、气动泵、液压泵或用于移动轨道230的其他类型的致动器。升降机构定位器234可包括驱动螺杆、齿轮、齿条和小齿轮、活塞或用于将轨道230定位在联接器232内的其他机构。轨道230在顶部236和底部238之间。末端执行器224设置在轨道230的底部238处。轨道230定位末端执行器224，诸如以便接合、升高或布置桁条106。
在各种示例中，联接器232能沿着桥122的前面214移动，以改变升降机构222的位置。例如，升降机构222可相对移动从而更靠在一起或分开更远，诸如以容纳更长或更短的桁条106。在各种示例中，联接器232可设置在联接到桥122的滚动托架上并且沿着桥122可滑动。在替代示例中，联接器232可固定到桥122。
图4是根据示例的高架龙门子系统120的一部分的立体图，示出设置在升降机构222的端部处的末端执行器224。末端执行器224能随升降机构222在竖直方向240上移动。末端执行器224包括被配置为接合并保持桁条106(图3中示出)的桁条保持器250、用于移动末端执行器224的致动器252和用于确定末端执行器224的位置的末端执行器位置确定器254。
桁条保持器250用于在高架龙门子系统120操作时升高、移动和释放桁条106。在所例示示例中，桁条保持器250包括被配置为靠真空压力保持桁条106的真空保持器260。在替代示例中可使用其他类型的桁条保持器，诸如抓握指、边缘转位、后挡板、吸盘、夹子等。桁条保持器250移动成与桁条106接触，以接合和升高桁条106并且使桁条106在各种工位之间移动。桁条保持器250可诸如在加工工位116或机翼构建工位112(图1和图2中示出)释放桁条106。在示例中，末端执行器224包括在桁条保持器250下方的挡板262。挡板262用于在桁条保持器250意外释放桁条106的情况下确保安全。挡板262可抓住桁条106，以保护下方的工人或设备并且防止桁条106受损。
致动器252能进行操作以将桁条保持器250相对于升降机构222在至少一个方向上移动。在示例中，致动器252包括侧向定位器270，侧向定位器270可进行操作以使桁条保持器250在与竖直方向240垂直的侧向方向242上移动。在所例示示例中，侧向定位器270包括电动机272，电动机272用于驱动传动轴或齿轮以使桁条保持器250在侧向方向242上移动。例如，桁条保持器250可被安装到能在侧向定位器270的作用下移动的支架274。在替代示例中可使用其他类型的装置，以使桁条保持器250在侧向方向242上移动。例如，侧向定位器可包括液压致动器、气动致动器或其他类型的装置。
在示例中，致动器252包括横向定位器280，横向定位器280能进行操作以使桁条保持器250在与竖直方向240和侧向方向242垂直的横向方向244上移动。横向方向可平行于(例如，图3中示出的托架202的沿着滑道梁200的)桥移动方向。在所例示示例中，横向定位器280包括电动机282，电动机282用于驱动传动轴或齿轮以使桁条保持器250在横向方向244上移动。例如，横向定位器280能使支架274移动。可在替代示例中使用其他类型的装置，以使桁条保持器250在横向方向244上移动。例如，横向定位器可包括液压致动器、气动致动器或其他类型的装置。
在示例中，致动器252包括竖直定位器290，竖直定位器290能进行操作以使桁条保持器250在竖直方向240上移动。在所例示示例中，竖直定位器290包括电动机292，电动机292用于驱动传动轴或齿轮以使桁条保持器250在竖直方向240上移动。例如，竖直定位器290能使支架274移动。可在替代示例中使用其他类型的装置以将桁条保持器250在竖直方向240上移动。例如，竖直定位器可包括液压致动器、气动致动器或其他类型的装置。
在一个特定示例中，致动器252仅包括侧向定位器270，并不包括任何附加的横向定位器280或竖直定位器290。升降机构222用于使桁条保持器250在竖直方向240上移动，侧向定位器270用于使桁条保持器250在侧向方向242上移动并且桥122用于使桁条保持器250在横向方向244上移动。
在另一特定示例中(诸如，在所例示示例中)，致动器252包括侧向定位器270、横向定位器280和竖直定位器290。桥122用于粗略将桁条升降组件220定位在桁条106上方。升降机构222进行操作以将末端执行器224在竖直方向240上粗略定位在桁条106上方。例如，升降机构222定位末端执行器224，使得桁条保持器250悬在桁条106正上方。然后，致动器252用于精细定位桁条保持器250以接合桁条106。例如，侧向定位器270可使桁条保持器250在侧向方向242上移动，横向定位器280可使桁条保持器250在横向方向244上移动并且竖直定位器290可使桁条保持器250在竖直方向240上移动，以接合桁条106。引导系统150可用于控制致动器252的移动。
末端执行器位置确定器254能随末端执行器224移动。引导系统150(图1和图2中示出)使用末端执行器位置确定器254来确定末端执行器224在三维空间中的感测位置，以便控制高架龙门子系统120的操作。在示例中，末端执行器224包括与末端执行器224联接的多个末端执行器位置确定器254。如此，末端执行器位置确定器254可用于对末端执行器224在三维空间中的位置作三角测量。可选地，末端执行器位置确定器254可设置在桁条保持器250附近，因此毗邻桁条106。末端执行器位置确定器254可设置在相对于桁条保持器250的已知或经校准位置，使得引导系统150能够确定末端执行器224所保持的桁条106的位置。
在各种示例中，末端执行器位置确定器254联接到支架274并且能随支架274移动。另外或另选地，末端执行器位置确定器254可联接到升降机构222。可选地，当末端执行器位置确定器254联接到支架274和升降机构222二者时，引导系统150通过将末端执行器位置确定器254在升降机构222上的相对位置与安装到支架274的末端执行器位置确定器254的位置进行比较，能够确定侧向定位器270、横向定位器280和竖直定位器290的操作位置。
末端执行器位置确定器254是被配置为操作性地联接到机翼构建工位位置确定器154和/或桁条分级工位位置确定器156(图1和图2中示出)的传感器。在示例中，机翼构建工位位置确定器154和/或桁条分级工位位置确定器156光学联接到末端执行器位置确定器254。例如，末端执行器位置确定器254是被配置为反射来自机翼构建工位位置确定器154(例如，机翼构建工位激光定位器154)和/或桁条分级工位位置确定器156(例如，桁条分级工位激光定位器156)的光(诸如激光)的回射器。然而，在替代示例中可使用其他类型的传感器。例如，末端执行器位置确定器254可以是接近传感器、全球定位传感器或其他类型的位置传感器。机翼构建工位位置确定器154和/或桁条分级工位位置确定器156可诸如通过射频信号或其他无线通信信号通信联接到末端执行器位置确定器254。在各种示例中，末端执行器位置确定器254可提供视觉引导，以便将末端执行器224和/或桁条保持器250定位在工作空间内。可选地，末端执行器位置确定器254可包括相机，相机提供桁条保持器250和/或桁条106和/或翼板102的蒙皮104和/或工位(高架龙门子系统120正在该工位中操作)的图像。
图5是根据示例的翼板组装系统100的一部分的立体图。在组装期间，翼板102的蒙皮104位于机翼构建工位112中且位于支撑件130上。高架龙门子系统120进行操作以使桥122移动到桁条分级工位110的库存管理工位114，以从对应的桁条车140拾取桁条106之一。在示例中，引导系统150用于将高架龙门子系统120相对于桁条106定位，以拾取库存管理工位114中的桁条106。例如，桁条分级工位位置确定器156用于将每个桁条升降组件220的末端执行器224相对于桁条106定位，以接合和升高桁条106。
高架龙门子系统120进行操作以致使桁条升降组件220将桁条106升高离开桁条车140。例如，升降机构222将末端执行器224定位在桁条106上方，并且末端执行器224联接到桁条106。桁条升降组件220沿着桁条106的长度布置，以升高桁条106。末端执行器224的桁条保持器250接合并升高桁条车140中的桁条106。升降机构222可竖直向上升高，并且桥122可沿着工作地板108横向移动到诸如加工工位116这样的不同工位。
在示例中，加工工位116包括等离子体加工子工位300。等离子体加工子工位300包括用于在将桁条106移动到机翼构建工位112之前对桁条106进行等离子体蚀刻的一个或更多个等离子体机器人302。高架龙门子系统120被配置为将桁条106从库存管理工位114或其他工位移动到等离子体加工子工位300。在各种示例中，高架龙门子系统120可将桁条106保持在等离子体加工子工位300中。在替代示例中，高架龙门子系统120可将桁条106释放在等离子体加工子工位300中，诸如释放到桁条固定装置304上。桁条固定装置304保持桁条106并且可被配置为在桁条固定装置304上操纵(诸如，翻滚)桁条106。高架龙门子系统120被配置为使桁条106移动离开等离子体蚀刻加工子工位300。
在示例中，加工工位116包括盖边缘处理加工子工位310。盖边缘处理加工子工位310包括用于在将桁条106移动到机翼构建工位112之前向桁条106应用盖边缘加工的一个或更多个盖边缘加工机器人312。高架龙门子系统120被配置为将桁条106从库存管理工位114或其他工位移动到盖边缘处理加工工位310。在各种示例中，高架龙门子系统120可将桁条106保持在盖边缘处理加工子工位310中。在替代示例中，高架龙门子系统120可将桁条106释放在盖边缘处理加工子工位310中，诸如释放到桁条固定装置314上。桁条固定装置314保持桁条106并且可被配置为在桁条固定装置314上操纵(诸如，翻滚)桁条106。高架龙门子系统120被配置为使桁条106移动离开盖边缘处理加工子工位310。
在示例中，加工工位116包括粘合剂施用加工工位320。粘合剂施用加工工位320包括用于在使桁条106向机翼构建工位112移动之前将粘合剂施用于桁条106的粘合剂施用机器人322。高架龙门子系统120被配置为使桁条106从库存管理工位114或其他工位移动到粘合剂施用加工子工位320。在各种示例中，高架龙门子系统120可将桁条106保持在粘合剂施用加工子工位320中。在替代示例中，高架龙门子系统120可将桁条106释放在粘合剂施用加工子工位320中。高架龙门子系统120被配置为使桁条106移动离开粘合剂施用加工子工位320。
在其他各种示例中，加工工位116可在将桁条106运输到机翼构建工位112之前执行其他加工，以制备桁条106。桁条分级工位位置确定器156可用于将末端执行器224和/或桁条106定位在加工工位116内的任一个子工位处。
高架龙门子系统120通过使桥122移动到翼板102的蒙皮104正上方的位置来将桁条106从桁条分级工位110移动到机翼构建工位112。高架龙门子系统120将桁条降低到翼板101的蒙皮104的表面132上，并且从末端执行器224释放桁条106。高架龙门子系统120将升降机构222和末端执行器224返回到桁条分级工位110，以获取其他桁条106，以便应用于翼板102的蒙皮104。在示例中，一旦所有桁条106都联接到蒙皮104，桁条106可被固化于或以其他方式结合于蒙皮104，以形成翼板102。以这种方式，可制造出翼板102。在各种示例中，蒙皮104是未固化的机翼蒙皮，并且桁条106在布置在未固化的机翼蒙皮104上之前是固化桁条。在其他各种示例中，蒙皮104是固化的并且桁条106在布置在蒙皮104上之前是未固化的。在其他各种示例中，蒙皮104和桁条106二者都是未固化的。
在示例中，在组装期间，高架龙门子系统120初始地将桁条106移动到机翼构建工位112中的初始桁条位置，在该初始桁条位置处，桁条106被升高到翼板102的蒙皮104正上方。桁条106没有与蒙皮104的表面132接触。引导系统150用于在布置之前验证桁条106相对于蒙皮104的位置。引导系统150用于在将桁条106降低以与翼板102的蒙皮104的表面132接合之前，将桁条106的位置操纵成相对于蒙皮104的精确位置。在引导系统150确定桁条106的精确或细微位置之前，高架龙门子系统120初始地将桁条106移动到粗略或宏观初始位置。
在示例中，引导系统150使用机翼构建工位位置确定器154来确定每个末端执行器224的末端执行器位置确定器254的位置。通过确定每个末端执行器224的每个末端执行器位置确定器254的精确位置，引导系统150能够确定桁条106相对于蒙皮104的表面132的精确位置。机翼构建工位位置确定器154诸如使用蒙皮位置确定器160或诸如来自相机的蒙皮104的图像来确定蒙皮104的表面132的位置。引导系统150基于每个末端执行器224的末端执行器位置确定器254的感测位置来确定移动子程序，以将桁条106从初始桁条位置移动到最终桁条位置。引导系统150的引导控制器152致使每个末端执行器224的每个致动器252根据移动子程序独立地移动，以将桁条106相对于蒙皮104的表面132精确定位。如此，桁条106可基于桁条106的实际存在位置和蒙皮104在机翼构建工位112内的实际存在位置(对于正组装的每个翼板来说，所述实际存在位置可能略微不同)而布置在蒙皮104上。例如，与利用使用引导系统150和机翼构建工位位置确定器154的翼板组装系统100制造的翼板102相比，在没有反馈和没有基于感测位置进行最终桁条定位的情况下制造的翼板以更大不规则度制造。
另外，本公开包括根据以下条款的实施方式：
1.一种翼板组装系统，该翼板组装系统包括：
机翼构建工位，其被配置为保持翼板；
桁条分级工位，其被配置为保持桁条；以及
高架龙门子系统，其包括能在所述机翼构建工位和所述桁条分级工位上方移动的桥，所述高架龙门子系统包括联接到所述桥并且能随所述桥移动的多个桁条升降组件，每个桁条升降组件包括升降机构和联接到所述升降机构的末端执行器，所述升降机构使所述末端执行器在竖直方向上沿着竖直轴线移动，所述末端执行器具有被配置为接合并保持所述桁条的桁条保持器，所述桁条保持器被配置为升高、移动和释放所述桁条，所述末端执行器具有致动器，所述致动器能进行操作以使所述桁条保持器相对于所述升降机构在至少一个方向上移动；
其中，每个桁条保持器从上方接合所述桁条；并且
其中，每个桁条升降组件被配置为使所述桁条从所述桁条分级工位移动到相对于所述翼板的蒙皮的表面定位的所述机翼构建工位，以将所述桁条布置在所述翼板的所述蒙皮上且位于预定位置。
2.根据条款1所述的翼板组装系统，其中，每个桁条保持器包括真空保持器，所述真空保持器被配置为靠真空压力保持所述桁条。
3.根据条款1所述的翼板组装系统，其中，所述末端执行器的所述致动器包括侧向定位器，所述侧向定位器能进行操作以使所述桁条保持器在与所述竖直方向垂直的侧向方向上移动。
4.根据条款3所述的翼板组装系统，其中，所述致动器还包括横向定位器，所述横向定位器能进行操作以使所述桁条保持器在与所述竖直方向和所述侧向方向垂直的横向方向上移动。
5.根据条款3所述的翼板组装系统，其中，所述致动器还包括竖直定位器，所述竖直定位器能进行操作以使所述桁条保持器在所述竖直方向上移动。
6.根据条款1所述的翼板组装系统，其中，每个末端执行器包括末端执行器位置确定器，所述末端执行器基于所述末端执行器位置确定器的感测位置在能编程的情况下能移动。
7.根据条款6所述的翼板组装系统，所述翼板组装系统还包括引导系统，所述引导系统具有引导控制器以及所述机翼构建工位处的机翼构建工位位置确定器，所述机翼构建工位位置确定器被配置为确定每个末端执行器位置确定器的位置，以将所述末端执行器相对于所述机翼构建工位中的所述翼板的所述蒙皮的表面定位。
8.根据条款6所述的翼板组装系统，所述翼板组装系统还包括引导系统，该引导系统具有引导控制器以及所述桁条分级工位处的桁条分级工位位置确定器，所述桁条分级工位位置确定器被配置为确定每个末端执行器位置确定器的位置，以将所述末端执行器相对于所述桁条定位，从而初始地接合所述桁条。
9.根据条款1所述的翼板组装系统，所述翼板组装系统还包括引导系统，该引导系统具有引导控制器以及操作性地联接到所述引导控制器的位置确定器，所述位置确定器具有激光定位器，每个末端执行器具有末端执行器位置确定器，所述激光定位器使用激光来确定每个末端执行器位置确定器的位置，以确定所述末端执行器相对于所述激光定位器的位置，所述末端执行器基于所述末端执行器的感测位置在能编程的情况下能移动。
10.根据条款1所述的翼板组装系统，其中，所述桁条分级工位包括库存管理工位，所述库存管理工位接纳用于将所述桁条移动到所述库存管理工位的桁条车，所述末端执行器被配置为使所述桁条升高离开所述桁条车，以移动所述桁条。
11.根据条款1所述的翼板组装系统，其中，所述桁条分级工位包括加工工位，在所述桁条移动到所述机翼构建工位之前，所述加工工位接纳所述桁条以便加工所述桁条。
12.根据条款1所述的翼板组装系统，其中，每个桁条升降组件相对于每个其他桁条升降组件在至少两个相互垂直的方向上能独立地移动。
13.一种翼板组装系统，该翼板组装系统包括：
机翼构建工位，其被配置为保持翼板；
桁条分级工位，其被配置为保持桁条；
高架龙门子系统，其包括能在所述机翼构建工位和所述桁条分级工位上方移动的桥，所述高架龙门子系统包括联接到所述桥并且能随所述桥移动的多个桁条升降组件，每个桁条升降组件包括升降机构和联接到所述升降机构的末端执行器，所述升降机构使所述末端执行器在竖直方向上沿着竖直轴线移动，所述末端执行器具有被配置为接合并保持所述桁条的桁条保持器，所述桁条保持器被配置为升高、移动和释放所述桁条，所述末端执行器具有致动器，所述致动器能进行操作以使所述桁条保持器相对于所述升降机构在至少一个方向上移动，所述末端执行器具有末端执行器位置确定器；以及
引导系统，其具有引导控制器以及所述机翼构建工位处的机翼构建工位位置确定器，所述机翼构建工位位置确定器被配置为定位每个所述末端执行器位置确定器的位置；
其中，每个桁条保持器从上方接合所述桁条；
其中，每个桁条升降组件被配置为使所述桁条从所述桁条分级工位移动到所述机翼构建工位处的初始桁条位置，从而所述桁条相对于所述翼板的蒙皮的表面位于初始桁条位置；
其中，所述机翼构建工位位置确定器确定每个末端执行器位置确定器的位置，以确定所述末端执行器相对于所述翼板的所述蒙皮的表面在所述初始桁条位置的定位；并且
其中，所述引导控制器基于由所述机翼构建工位位置确定器确定的所述末端执行器位置确定器的所述初始桁条位置来确定移动子程序，以移动所述桁条以便最终布置在所述翼板的所述蒙皮的表面上的与所述初始桁条位置不同的最终桁条位置中。
14.根据条款13所述的翼板组装系统，其中，所述末端执行器的所述致动器包括侧向定位器、横向定位器和竖直定位器，所述侧向定位器能进行操作以将所述桁条保持器在与所述竖直方向垂直的侧向方向上移动，所述横向定位器能进行操作以将所述桁条保持器在与所述竖直方向和所述侧向方向垂直的横向方向上移动，并且所述竖直定位器能进行操作以将所述桁条保持器在所述竖直方向上移动。
15.根据条款13所述的翼板组装系统，其中，所述引导系统包括所述桁条分级工位处的桁条分级工位位置确定器，所述桁条分级工位位置确定器被配置为确定每个末端执行器位置确定器的位置，以将所述末端执行器相对于所述桁条定位，以初始地接合所述桁条。
16.根据条款13所述的翼板组装系统，其中，所述机翼构建工位位置确定器包括激光定位器，所述激光定位器使用激光来确定每个末端执行器位置确定器的位置，以确定所述末端执行器相对于所述激光定位器的位置，基于所述末端执行器的感测位置使所述末端执行器能在程序控制的情况下移动。
17.一种使用高架龙门子系统组装飞机的翼板的方法，所述高架龙门子系统具有沿能移动的桥布置的多个桁条升降组件，其中，每个桁条升降组件包括在升降机构的端部处的末端执行器，该方法包括以下步骤：
将多个桁条升降组件的所述末端执行器沿着桁条分级工位中的桁条的长度联接到所述桁条；
通过操作对应的升降机构，用所述末端执行器升高所述桁条；
通过将所述高架龙门子系统的所述桥移动到翼板的蒙皮正上方的不同位置，使所述桁条从所述桁条分级工位移动到机翼构建工位；
使用所述桁条升降组件将所述桁条降低到所述翼板的蒙皮的表面上；并且
从所述末端执行器释放所述桁条。
18.根据条款17所述的方法，所述方法还包括将所述升降机构和对应的所述末端执行器返回到所述桁条分级工位。
19.根据条款17所述的方法，该方法还包括以下步骤：
使用引导系统的位置确定器，将所述末端执行器相对于所述翼板的蒙皮的表面定位；并且
使用所述引导系统的位置确定器，将所述末端执行器相对于所述桁条分级工位中的所述桁条定位。
20.根据条款17所述的方法，其中，移动所述桁条的步骤包括将所述桁条移动到初始桁条位置，在所述初始桁条位置，所述桁条被升高到所述翼板的所述蒙皮的表面的正上方；
所述方法还包括以下步骤：
使用引导系统的位置确定器，确定所述末端执行器相对于所述翼板的蒙皮的表面的位置；
确定移动子程序，所述移动子程序被配置为使所述桁条从所述初始桁条位置移动到最终桁条位置，所述移动子程序是基于处于所述初始桁条位置时所述末端执行器的感测位置的；以及
使用所述移动子程序操作所述高架龙门子系统，以在将所述桁条布置在所述翼板的所述蒙皮的表面上并处于所述最终桁条位置。
要理解，以上描述旨在是例示性的而非限制性的。例如，上述示例(和/或其方面)可彼此组合使用。另外，在不脱离其范围的情况下，可进行许多修改，以使特定情形或材料适于本公开的教导。本文中描述的各种部件的尺寸、材料类型、取向以及各种部件的数量和位置旨在限定某些示例的参数，这决不是限制性的，而仅仅是示例。在阅读以上描述后，在权利要求书的精神和范围内的许多其他示例和修改对于本领域的技术人员将是显而易见的。因此，应该参考所附权利要求书以及被赋予这些权利要求书的权利的等同物的全部范围来确定本公开的范围。在所附权利要求书中，术语“包括”和“其中”被用作相应术语“包括”和“其中”的普通英语等同物。此外，在以下权利要求书中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，并不旨在对其对象施加数字要求。另外，对以下权利要求书的限制不是用手段加功能格式编写的，除非并且直到没有其他结构的功能的陈述之前的此类权利要求限制明确地使用短语“用于......的装置”。

Claims (15)

1.一种翼板组装系统(100)，该翼板组装系统(100)包括：
机翼构建工位(112)，该机翼构建工位(112)被配置为保持翼板(102)；
桁条分级工位(110)，该桁条分级工位(110)被配置为保持桁条(106)；以及
高架龙门子系统(120)，该高架龙门子系统(120)包括能在所述机翼构建工位(112)和所述桁条分级工位(110)上方移动的桥(122)，所述高架龙门子系统(120)包括联接到所述桥(122)并且能随所述桥(122)移动的多个桁条升降组件(220)，每个桁条升降组件(220)包括升降机构(222)和联接到所述升降机构(222)的末端执行器(224)，所述升降机构(222)使所述末端执行器(224)在竖直方向(240)上沿着竖直轴线移动，所述末端执行器(224)具有被配置为接合并保持所述桁条(106)的桁条保持器(250)，所述桁条保持器(250)被配置为升高、移动和释放所述桁条(106)，所述末端执行器(224)具有致动器(252)，所述致动器(252)能进行操作以使所述桁条保持器(250)相对于所述升降机构(222)在至少一个方向上移动；
其中，每个桁条保持器(250)从上方接合所述桁条(106)；
其中，每个桁条升降组件(220)被配置为使所述桁条(106)从所述桁条分级工位(110)移动到相对于所述翼板(102)的蒙皮(104)的表面(132)定位的所述机翼构建工位(112)，以将所述桁条(106)布置在所述翼板(102)的所述蒙皮(104)上且位于预定位置；
其中，所述末端执行器(224)的所述致动器(252)包括侧向定位器(270)，所述侧向定位器(270)能进行操作以使所述桁条保持器(250)在与所述竖直方向(240)垂直的侧向方向(242)上移动；并且
其中，所述致动器(252)还包括横向定位器(280)，所述横向定位器(280)能进行操作以使所述桁条保持器(250)在与所述竖直方向(240)和所述侧向方向(242)垂直的横向方向(244)上移动。
2.根据权利要求1所述的翼板组装系统(100)，其中，每个桁条保持器(250)包括真空保持器(260)，所述真空保持器(260)被配置为靠真空压力保持所述桁条(106)。
3.根据权利要求1所述的翼板组装系统(100)，其中，所述致动器(252)还包括竖直定位器(290)，所述竖直定位器(290)能进行操作以使所述桁条保持器(250)在所述竖直方向(240)上移动。
4.根据前述权利要求中任一项所述的翼板组装系统(100)，其中，每个末端执行器(224)包括末端执行器位置确定器(254)，所述末端执行器(224)基于所述末端执行器位置确定器(254)的感测位置在程序控制的情况下能移动。
5.根据权利要求4所述的翼板组装系统(100)，所述翼板组装系统(100)还包括引导系统(150)，所述引导系统(150)具有引导控制器(152)以及所述机翼构建工位(112)处的机翼构建工位位置确定器(154)，所述机翼构建工位位置确定器(154)被配置为确定每个末端执行器位置确定器(254)的位置，以将所述末端执行器(224)相对于所述机翼构建工位(112)中的所述翼板(102)的所述蒙皮(104)的所述表面(132)定位。
6.根据权利要求4所述的翼板组装系统(100)，所述翼板组装系统(100)还包括引导系统(150)，所述引导系统(150)具有引导控制器(152)以及所述桁条分级工位(110)处的桁条分级工位位置确定器(156)，所述桁条分级工位位置确定器(156)被配置为确定每个末端执行器位置确定器(254)的位置，以将所述末端执行器(224)相对于所述桁条(106)定位，从而初始地接合所述桁条(106)。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的翼板组装系统(100)，所述翼板组装系统(100)还包括引导系统(150)，所述引导系统(150)具有引导控制器(152)以及操作性地联接到所述引导控制器(152)的位置确定器(154)，所述位置确定器具有激光定位器(154)，每个末端执行器(224)具有末端执行器位置确定器(254)，所述激光定位器使用激光来确定每个末端执行器位置确定器(254)的位置以确定所述末端执行器(224)相对于所述激光定位器的位置，所述末端执行器(224)基于所述末端执行器(224)的感测位置在程序控制的情况下能移动。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的翼板组装系统(100)，其中，所述桁条分级工位(110)包括库存管理工位(114)，所述库存管理工位(114)接纳用于将桁条(106)移动到所述库存管理工位(114)的桁条车(140)，所述末端执行器(224)被配置为使所述桁条(106)升高离开所述桁条车(140)，以移动所述桁条(106)。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的翼板组装系统(100)，其中，所述桁条分级工位(110)包括加工工位(116)，在将所述桁条(106)移动到所述机翼构建工位(112)之前，所述加工工位(116)接纳所述桁条(106)以便加工所述桁条(106)，并且其中，每个桁条升降组件(220)相对于每个其他桁条升降组件(220)在至少两个相互垂直的方向上能独立地移动。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的翼板组装系统(100)，其中，每个升降机构(222)包括轨道(230)和联接器(232)，其中，所述轨道能在所述联接器(232)内在所述竖直方向(240)上滑动，其中，所述末端执行器(224)设置在所述轨道(230)的底部(238)处，并且其中，所述联接器(232)能沿着所述桥(122)的前面(214)移动，以改变所述升降机构(222)的位置。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的翼板组装系统(100)，其中，每个升降机构(222)包括轨道(230)和联接器(232)，其中，所述轨道能在所述联接器(232)内在所述竖直方向(240)上滑动，其中，所述末端执行器(224)设置在所述轨道(230)的底部(238)处，并且其中，所述联接器(232)设置在联接到所述桥(122)的滚动托架上并且能沿着所述桥(122)滑动。
12.一种使用高架龙门子系统(120)组装飞机的翼板的方法，所述高架龙门子系统(120)具有沿能移动的桥(122)布置的多个桁条升降组件(220)，其中，每个桁条升降组件(220)包括在升降机构(222)的端部处的末端执行器(224)，所述升降机构(222)使所述末端执行器(224)在竖直方向(240)上沿着竖直轴线移动，所述末端执行器(224)具有桁条保持器(250)和致动器(252)，所述桁条保持器(250)被配置为接合并保持桁条(106)，所述致动器(252)能进行操作以使所述桁条保持器(250)相对于所述升降机构(222)在至少一个方向上移动，该方法包括以下步骤：
将所述多个桁条升降组件(220)的所述末端执行器(224)沿着桁条分级工位(110)中的所述桁条(106)的长度联接到所述桁条(106)；
通过操作对应的所述升降机构(222)，用所述末端执行器(224)升高所述桁条(106)；
通过将所述高架龙门子系统(120)的所述桥(122)移动到翼板(102)的蒙皮(104)正上方的不同位置，使所述桁条(106)从所述桁条分级工位(110)移动到机翼构建工位(112)；
使用所述桁条升降组件(220)将所述桁条(106)降低到所述翼板(102)的所述蒙皮(104)的表面(132)上；并且
从所述末端执行器(224)释放所述桁条(106)，
其中，所述末端执行器(224)的所述致动器(252)包括侧向定位器(270)，所述侧向定位器(270)能进行操作以使所述桁条保持器(250)在与所述竖直方向(240)垂直的侧向方向(242)上移动；并且
其中，所述致动器(252)还包括横向定位器(280)，所述横向定位器(280)能进行操作以使所述桁条保持器(250)在与所述竖直方向(240)和所述侧向方向(242)垂直的横向方向(244)上移动。
13.根据权利要求12所述的方法，所述方法还包括将所述升降机构(222)和对应的所述末端执行器(224)返回到所述桁条分级工位(110)。
14.根据权利要求12或13所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
使用引导系统(150)的位置确定器，将所述末端执行器(224)相对于所述翼板(102)的所述蒙皮(104)的所述表面(132)定位；并且
使用引导系统(150)的位置确定器，将所述末端执行器(224)相对于所述桁条分级工位(110)中的所述桁条(106)定位。
15.根据权利要求12或13所述的方法，其中，移动所述桁条(106)的步骤包括将所述桁条(106)移动到初始桁条位置，在所述初始桁条位置，所述桁条(106)被提升到所述翼板(102)的所述蒙皮(104)的所述表面(132)的正上方；
所述方法还包括以下步骤：
使用引导系统(150)的位置确定器，确定所述末端执行器(224)相对于所述翼板(102)的所述蒙皮(104)的所述表面(132)的位置；
确定移动子程序，所述移动子程序被配置为使所述桁条(106)从所述初始桁条位置移动到最终桁条位置，所述移动子程序是基于处于所述初始桁条位置时所述末端执行器(224)的感测位置的；并且
使用所述移动子程序来操作所述高架龙门子系统(120)，以将所述桁条(106)布置在所述翼板(102)的所述蒙皮(104)的所述表面(132)上并且处于所述最终桁条位置。
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