CN113231664B - 一种飞机框梁上固定点的孔位定位和开孔的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种飞机框梁上固定点的孔位定位和开孔的装置及方法，通过安装装置对固定点进行定位，然后使用开孔装置进行开孔，从而实现了高效、快速、稳定性高且精准的固定点定位及开孔。本发明通过上述装置和方法解决了现有技术受飞机部件结构的影响，无法使用钻模和工装进行准确定位和开孔，只能通过人工手绘划线进行定位然后开孔的缺点，提高了孔位定位的精确度，并提高了开孔的稳定性等。

Description

一种飞机框梁上固定点的孔位定位和开孔的装置及方法

技术领域

本发明属于航空飞行器加工制造技术领域，具体地说，涉及一种飞机框梁上固定点的孔位定位和开孔的装置及方法。

背景技术

飞机包含的各个系统的导管和线束，都是用卡箍固定在固定点上，而固定点是通过螺接或铆接在机体结构上的，且大多数固定点是在框梁腹板面(即横向框板)上。固定点的安装首先需要在结构上开孔，而孔位的准确性直接影响固定点角片或者支架的安装精度，从而影响导管和线束的对接精度。大多数固定点受到结构的影响，无法使用钻模和工装进行准确定位并开孔，多数情况下是使用划线的方法，划线的基准就是测量三维数模上此孔位距离周围筋条的垂直距离，然后用直尺在实物上量出这个距离，即为此孔位的位置，这种方法准确性，可靠性都很难保证，且效率不高。为保证狭小空间的固定点孔位置的准确性及开孔的便利性，就需要对固定点的位置进行准确测量，并精准开孔。

发明内容

本发明针对现有技术受飞机部件结构的影响，无法使用钻模和工装进行准确定位和开孔，只能通过人工手绘划线进行定位然后开孔的缺点，提出了一种飞机框梁上固定点的孔位定位和开孔的装置及方法，通过安装装置对固定点进行定位，然后使用开孔装置进行开孔，从而实现了高效、快速、稳定性高且精准的固定点定位及开孔。

本发明具体实现内容如下：

本发明提出了一种飞机框梁上固定点的孔位定位和开孔的装置，用于在飞机框梁上进行孔位定位并在定位后的孔位上进行开孔，所述飞机框梁包括横向框板，所述横向框板的上板面和下板面的四个侧面都设置有筋条；将飞机框梁上固定点开孔装置安装在横向框板上对横向框板进行孔位定位和开孔时；

所述孔位定位和开孔的装置包括开孔装置和安装装置；

所述安装装置包括K-one底座；所述K-one底座为方形厚板座结构，且在K-one底座的正中心设置有阶梯式限位圆孔，所述阶梯式限位圆孔贯穿K-one底座，且阶梯式限位圆孔的上半部半径大于下半部的半径；

在所述K-one底座两个相邻的侧边的正中处分别安装有第一红外测距组件和第二红外测距组件；

所述K-one底座上还设置有开关、充电口和显示屏；所述K-one底座的内部设置有充电电池和控制芯片；所述充电电池的输入端连接充电口，输出端连接控制芯片；所述控制芯片分别与开关、显示屏、第一红外测距组件和第二红外测距组件连接，为显示屏、第一红外测距组件和第二红外测距组件供电并接收第一红外测距组件和第二红外测距组件的信号进行数据处理然后传输到显示屏上显示；所述第一红外测距组件包括设置在K-one底座内部的第一红外控制器，还包括安装在K-one底座侧边的第一红外测距仪，以及安装在K-one底座的上端面上与第一红外测距仪对应的第一角度调节器，所述第一角度调节器和第一红外测距仪分别与第一红外控制器连接，所述第一红外控制器还与所述控制芯片连接；所述第二红外测距组件包括设置在K-one底座内部的第二红外控制器，还包括安装在K-one底座与第一红外测距仪安装的侧边相邻的侧边上的第二红外测距仪，以及安装在K-one底座的上端面上与第二红外测距仪对应的第二角度调节器，所述第二角度调节器和第二红外测距仪分别与第二红外控制器连接，所述第二红外控制器还与所述控制芯片连接；所述第一角度调节器和第二角度调节器上都设置有用于调节角度时作为参照的角度刻度线；

所述阶梯式限位圆孔的上半部圆孔的内侧设置有两个连接槽，所述连接槽内设置有金属片发射端；

所述开孔装置包括安装壳体，所述安装壳体包括位于下部的安装筒，以及设置在安装筒外侧上端的安装板；当进行开孔时，所述安装筒穿入所述安装装置的阶梯式限位圆孔的下半部中，所述阶梯式限位圆孔(A-2)的上半部用于限位安装所述安装板(K-12)；

所述开孔装置还包括设置在所述安装板外侧且与连接槽对应的钻头连接器，所述钻头连接器上设置有金属片接收端，当所述安装板安装在阶梯式限位圆孔的上半部内时，所述金属片接收端与所述金属片发射端电连接；

还包括按压器，所述按压器安装在按钮筒，在所述按钮筒的内孔设置有马达，所述马达的顶端连接有用于检测马达转速的速度传感器；所述马达和速度传感器通过金属片接收端和金属片发射端分别与控制芯片电连接并进行数据传输；所述马达的底部中心设置竖直向下的马达传动轴，所述马达传动轴的末端设置有钻头；

所述按钮筒活动安装在所述安装筒内，且当所述按钮筒的底部位于安装筒内孔顶端并未向下活动时，所述钻头未穿出安装筒的内孔底部，当按钮筒的底部继续向下按压时，钻头才完全穿出安装筒的内孔底部；

所述显示屏用于显示第一角度调节器的实际角度α、第二角度调节器的实际角度β、第一红外测距仪测量得到的实际距离L1、第二红外测距仪测量得到的实际距离L2的值。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述安装筒的内孔上半段内还固定安装有连接板；所述连接板为中心开孔的圆板，所述马达传动轴穿过连接板的中心开孔；在所述按钮筒的底部设置有与速度传感器和马达连接的马达电信号接收端，所述连接板的上端面与按钮筒之间设置有第一弹簧，所述连接板的下端面与安装筒的内孔底端之间连接有第二弹簧；所述第一弹簧短于第二弹簧；所述连接板的上端面还设置有与马达电信号接收端对应的按压器电信号发射端，当按钮筒在安装筒内向下活动时，所述马达电信号接收端与按压器电信号发射端之间电连接；所述安装筒内孔的底部还设置有分别与按压器电信号发射端以及钻头连接器连接的按压器电信号接收端。

为了更好地实现本发明，进一步地，还包括安装筒导向板，所述安装筒导向板设置在所述安装筒的内孔顶端，所述按钮筒穿过安装筒导向板活动安装在安装筒内。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述连接槽内侧设置有第三弹簧，所述金属片发射端通过第三弹簧安装在连接槽内侧；所述金属片接收端与金属片发射端为斜面结构的金属片，且两者的斜面可贴合；在将开孔装置安装在安装装置的阶梯式限位圆孔的过程中时，随着安装板逐渐深入到阶梯式限位圆孔的上半部内时，金属片接收端逐渐压迫着金属片发射端带动弹簧向侧面压缩，当安装板安装到阶梯式限位圆孔的限位底部时，金属片接收端的斜面与金属片发射端的斜面完全贴合。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述K-one底座的下端面上设置有用于将K-one底座固定在横向框板上的吸盘，所述吸盘设置四组，均匀安装在K-one底座的下端面上。

本发明还提出了一种飞机框梁上固定点的孔位定位和开孔的方法，基于上述飞机框梁上固定点开孔装置，包括以下步骤：

步骤1：建立飞机框梁的三维数模，以横向框板为平面，在横向框板上设置待开孔的固定点，利用三维软件在三维数模中选取固定点所在面的四条筋条中相交且离固定点最近的两条筋条，分别命名为第一筋条和第二筋条；所述相交为直接相交或者延长线相交；并测量三维数模中，固定点分别距离第一筋条(21)的垂直距离L1_理和距离第二筋条(22)的垂直距离L2_理，以及第一筋条和第二筋条之间的夹角∠A；

步骤2：将安装装置的K-one底座放在横向框板上位于三维数模上的固定点近似的位置处，将第一红外测距仪对着第一筋条，第二红外测距仪对着第二筋条；然后按下开关；

步骤3：将第一红外测距仪发出的射线调整至垂直于第一筋条；具体调整方法为：从显示屏上读取第一红外测距仪检测到的与第一筋条之间的实际距离L1，当实际距离L1等于理论的垂直距离L1_理时，认定K-one底座的第一红外测距仪所在的一侧与第一筋条之间为平行关系；

步骤4：将第二角度调节器的指针调整到角度刻度线上代表夹角∠A的位置处，使得第二红外测距仪发出的射线照射在第二筋条上且和第一红外测距仪发出的射线之间的夹角为夹角∠A；然后保持K-one底座上的第一红外测距仪发出的射线与第一筋条始终垂直，且第一红外测距仪测量到的距离L1始终等于垂直距离L1_理，移动K-one底座，直到第二红外测距仪测量到的距离L2等于L2_理；

步骤5：再核实显示屏上显示的角度α值是否为90°、距离L1是否等于垂直距离L1_理、距离L2是否等于L2_理，角度β是否等于∠A；若核实的条件中有任一条件不符合，则重新调整直到所有条件都符合为止；

步骤6：当显示屏上显示的角度α值为90°、距离L1等于垂直距离L1_理、距离L2等于L2_理、角度β等于∠A时，完成固定点的孔位定位；

步骤7：将K-one底座固定在横向框板上，然后将开孔装置通过阶梯式限位圆孔安装在安装装置上；然后将按钮筒向下按，直到金属片接收端与所述金属片发射端电连接，开孔装置的电路流通，马达开始运作，同时速度传感器开始检测马达的转速；

步骤8：继续向下持续按压按钮筒，马达传动轴带动钻头旋转，在横向框板上实现开孔；等到开孔完毕，松开按钮筒，取下安装装置和开孔装置，完成在固定点的开孔。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明操作方便，且显示屏辅助显示更加直观，相比于传统的手绘划线定位开孔而言，提高了测量精度，无需人工手动多方位测量再计算，一个设备可以综合多方参数，直观显示出最精确的定位，且定位后直接固定安装装置即可，然后通过安装装置固定好开孔装置即可直接开孔，无需定位后另行标记，然后再在标记处开孔，避免了繁复操作带来的操作误差，且通过安装装置的支撑，开孔过程更稳定，开孔更精准。

附图说明

图1为本发明开孔装置的剖面结构示意图；

图2为本发明安装装置的立体结构示意图；

图3为本发明安装装置的底部展示吸盘的结构示意图；

图4为本发明孔位定位和开孔的装置安装在横向框板上的示意图；

图5为本发明安装装置的俯视图；

图6为本发明安装装置与开孔装置拼装在一起的立体结构示意图；

图7为本发明安装装置与开孔装置拼装过程的立体示意图；

图8为本发明第一筋条和第二筋条为直角的时候的分析计算示意图；

图9为本发明第一筋条和第二筋条为钝角的时候的分析计算示意图；

图10为本发明第一筋条和第二筋条为锐角的时候的分析计算示意图；

图11为本发明控制芯片与第二红外控制器在K-one底座内部连接的示意图；

图12为本发明开孔装置的结构示意图；

图13为本发明孔位定位和开孔的装置安装在飞机框梁上进行开孔的示意图；

图14为本发明控制芯片与显示屏等连接的关系示意图；

图15为本发明开孔装置去掉速度传感器后展示钻头连接器与马达连接的关系俯视图；

图16为本发明金属片接收端与金属片发射端连接的结构示意图。

其中：1、横向框板，2、筋条，21、第一筋条，22、第二筋条；A、安装装置，A-1、K-one底座，A-2、阶梯式限位圆孔，A-3、连接槽，A-31、第三弹簧，A-4、金属片发射端，A-5、第一红外测距组件，A-51、第一红外测距仪，A-52、第一角度调节器，A-53、第一红外控制器，A-6、第二红外测距组件，A-61、第二红外测距仪，A-62、第二角度调节器，A-63、第二红外控制器，A-7、开关，A-8、充电口，A-9、显示屏，A-10、控制芯片，A-11、吸盘，A-12、充电电池；K、开孔装置，K-1、安装壳体，K-11、安装筒，K-111、安装筒导向板，K-112、第一弹簧，K-113、第二弹簧，K-114、连接板，K-115、马达电信号接收端，K-116、按压器电信号发射端，K-117、按压器电信号接收端，K-12、安装板，K-2、按压器，K-21、按钮筒，K-22、速度传感器，K-23、马达，K-24、马达传动轴，K-25、钻头，K-3、钻头连接器，K-4、金属片接收端。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

所述飞机框梁包括横向框板1，所述横向框板1的上板面和下板面的四个侧面都设置有筋条2。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15、图16所示，本实施例提供了一种飞机框梁上固定点的孔位定位和开孔的装置，用于在飞机框梁上对横向框板1进行孔位定位和定位后的开孔。

所述孔位定位和开孔的装置包括开孔装置K和安装装置A；

所述安装装置A包括K-one底座A-1；所述K-one底座A-1为方形厚板座结构，且在K-one底座A-1的正中心设置有阶梯式限位圆孔A-2，所述阶梯式限位圆孔A-2贯穿K-one底座A-1，且阶梯式限位圆孔A-2的上半部半径下半部的半径；

在所述K-one底座A-1两个相邻的侧边的正中处分别安装有第一红外测距组件A-5和第二红外测距组件A-6；

所述K-one底座A-1上还设置有开关A-7、充电口A-8和显示屏A-9；所述K-one底座A-1的内部设置有充电电池A-12和控制芯片A-10；所述充电电池A-12的输入端连接充电口A-8，输出端连接控制芯片A-10；所述控制芯片A-10分别与开关A-7、显示屏A-9、第一红外测距组件A-5和第二红外测距组件A-6连接，为显示屏A-9、第一红外测距组件A-5和第二红外测距组件A-6供电并接收第一红外测距组件A-5和第二红外测距组件A-6的信号进行数据处理然后传输到显示屏A-9上显示；所述第一红外测距组件A-5包括设置在K-one底座A-1内部的第一红外控制器A-53，还包括安装在K-one底座A-1侧边的第一红外测距仪A-51，以及安装在K-one底座A-1的上端面上与第一红外测距仪A-51对应的第一角度调节器A-52，所述第一角度调节器A-52和第一红外测距仪A-51分别与第一红外控制器A-53连接，所述第一红外控制器A-53还与所述控制芯片A-10连接；所述第二红外测距组件A-6包括设置在K-one底座A-1内部的第二红外控制器A-63，还包括安装在K-one底座A-1与第一红外测距仪A-51安装的侧边相邻的侧边上的第二红外测距仪A-61，以及安装在K-one底座A-1的上端面上与第二红外测距仪A-61对应的第二角度调节器A-62，所述第二角度调节器A-62和第二红外测距仪A-61分别与第二红外控制器A-63连接，所述第二红外控制器A-63还与所述控制芯片A-10连接；所述第一角度调节器A-52和第二角度调节器A-62上都设置有用于调节角度时作为参照的角度刻度线。

所述阶梯式限位圆孔A-2的上半部圆孔的内侧设置有两个连接槽A-3，所述连接槽A-3内设置有金属片发射端A-4；

所述开孔装置K包括安装壳体K-1，所述安装壳体K-1包括位于下部的安装筒K-11，以及设置在安装筒K-11外侧上端的安装板K-12；当进行开孔时，所述安装筒K-11穿入所述安装装置A的阶梯式限位圆孔A-2的下半部中，所述安装板K-12限位安装在阶梯式限位圆孔A-2的上半部中；

所述开孔装置K还包括设置在所述安装板K-12外侧且与连接槽A-3对应的钻头连接器K-3，所述钻头连接器K-3上设置有金属片接收端K-4，当所述安装板K-12安装在阶梯式限位圆孔A-2的上半部内时，所述金属片接收端K-4与所述金属片发射端A-4电连接；

还包括按压器K-2，所述按压器K-2安装在按钮筒K-21，在所述按钮筒K-21的内孔设置有马达K-23，所述马达K-23的顶端连接有用于检测马达K-23转速的速度传感器K-22；所述马达K-23和速度传感器K-23通过金属片接收端K-4和金属片发射端A-4分别与控制芯片A-10电连接并进行数据传输；所述马达K-23的底部中心设置竖直向下的马达传动轴K-24，所述马达传动轴K-24的末端设置有钻头K-25；

所述按钮筒K-21可活动地安装在所述安装筒K-11内，且当所述按钮筒K-21的底部位于安装筒K-11内孔顶端并未向下活动时，所述钻头K-25未穿出安装筒K-11的内孔底部，当按钮筒K-21的底部继续向下按压时，钻头K-25才完全穿出安装筒K-11的内孔底部；

所述显示屏A-9上显示有第一角度调节器A-52的实际角度α、第二角度调节器A-62的实际角度β、第一红外测距仪A-51测量得到的实际距离L1、第二红外测距仪A-61测量得到的实际距离L2的值。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述安装筒K-11的内孔上半段内还固定安装有连接板K-114；所述连接板K-114为中心开孔的圆板，所述马达传动轴K-24穿过连接板K-114的中心开孔；在所述按钮筒K-21的底部设置有与速度传感器和马达K-23连接的马达电信号接收端K-115，所述连接板K-114的上端面与按钮筒K-21之间设置有第一弹簧K-112，所述连接板K-114的下端面与安装筒K-11的内孔底端之间连接有第二弹簧K-113；所述第一弹簧K-112短于第二弹簧K-113；所述连接板K-114的上端面还设置有与马达电信号接收端K-115对应的按压器电信号发射端K-116，当按钮筒K-21在安装筒K-11内向下活动时，所述马达电信号接收端K-115与按压器电信号发射端K-116之间电连接；所述安装筒K-11内孔的底部还设置有分别与按压器电信号发射端K-116以及钻头连接器K-3连接的按压器电信号接收端K-117。

为了更好地实现本发明，进一步地，还包括安装筒导向板K-111，所述安装筒导向板K-111设置在所述安装筒K-11的内孔顶端，所述按钮筒K-21穿过安装筒导向板K-111可活动地设置在安装筒K-11内。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述连接槽A-3内侧设置有第三弹簧A-31，所述金属片发射端A-4通过第三弹簧A-31安装在连接槽A-3内侧；所述金属片接收端K-4与金属片发射端A-4为斜面结构的金属片，且两者的斜面可贴合；在将开孔装置K安装在安装装置A的阶梯式限位圆孔A-2的过程中时，随着安装板K-12逐渐深入到阶梯式限位圆孔A-2的上半部内时，金属片接收端K-4逐渐压迫着金属片发射端A-4带动弹簧向侧面压缩，当安装板K-12安装到阶梯式限位圆孔A-2的限位底部时，金属片接收端K-4的斜面与金属片发射端A-4的斜面完全贴合。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述K-one底座A-1的下端面上设置有用于将K-one底座A-1固定在横向框板1上的吸盘A-11，所述吸盘A-11设置四组，均匀安装在K-one底座A-1的下端面上。

工作原理：通过上述装置提高了固定点孔位的精确度，其连接的角片和支架安装精度提高，从而使各管路和线束的对接准确度提高。装置为扁平方形，在狭小空间有很高的自由度，测量距离和角度调节的双重配合使得孔心位置的位置定位准确性进一步提升。且自带钻头K-25开孔，方便快捷，钻头和测量装置为分体式，可配套多个直径的钻头K-25，具有广泛适用性。可实现精准定位、快速制孔。

实施例2：

本实施例还提出了一种飞机框梁上固定点的孔位定位和开孔的方法，如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15、图16所示，基于所述孔位定位和开孔的装置，包括以下步骤：

步骤1：建立飞机框梁的三维数模，以横向框板1为平面，在横向框板1上设置待开孔的固定点，利用三维软件在三维数模中选取固定点所在面的四个筋条2中相交且离固定点最近的两条筋条2，分别命名为第一筋条21和第二筋条22；所述相交为直接相交或者延长线相交；并测量三维数模中，固定点分别距离第一筋条21和第二筋条22的垂直距离L1_理、L2_理，以及第一筋条21和第二筋条22之间的夹角∠A；

步骤2：将安装装置A的K-one底座A-1放在横向框板1上位于三维数模上的固定点近似的位置处，将第一红外测距仪A-51对着第一筋条21，第二红外测距仪A-61对着第二筋条22；然后按下开关A-7；

步骤3：将第一红外测距仪A-51发出的射线调整来垂直于第一筋条21；具体调整方法为：从显示屏A-9上读取第一红外测距仪A-51检测到的与第一筋条21之间的实际距离L1，当实际距离L1等于理论的垂直距离L1_理时，认定K-one底座A-1的第一红外测距仪A-51所在的一侧与第一筋条21之间为平行关系；

步骤4：将第二角度调节器A-62的指针调整到角度刻度线上代表夹角∠A的位置处，使得第二红外测距仪A-61发出的射线照射在第二筋条22上且和第一红外测距仪A-51发出的射线之间的夹角为夹角∠A；然后保持K-one底座A-1上的第一红外测距仪A-51发出的射线与第一筋条21始终垂直，且第一红外测距仪A-51测量到的距离L1始终等于垂直距离L1_理，移动K-one底座A-1，直到第二红外测距仪A-52测量到的距离L2等于L2_理；

步骤5：再核实显示屏A-9上显示的角度α值是否为90°、距离L1是否等于垂直距离L1_理、距离L2是否等于L2_理，角度β是否等于∠A；若核实的条件中有任一条件不符合，则重新调整直到所有条件都符合为止；

步骤6：当显示屏A-9上显示的角度α值为90°、距离L1等于垂直距离L1_理、距离L2等于L2_理、角度β等于∠A时，完成固定点的孔位定位；

步骤7：将K-one底座A-1固定在横向框板1上，然后将开孔装置K通过阶梯式限位圆孔A-2安装在安装装置A上；然后将按钮筒K-21向下按，直到马达信号接收端K-115与按压器信号发射端K-116接触到一起，开孔装置K的电路流通，马达K-23开始运作，同时速度传感器K-22开始检测马达K-23的转速；

步骤8：继续向下持续按压按钮筒K-21，马达传动轴K-24带动钻头K-25旋转，在横向框板1上实现开孔；等到开孔完毕，松开按钮筒K-21，取下安装装置A和开孔装置K，完成在固定点的开孔。

工作原理：飞机固定点安装在框梁上，固定点的孔位在飞机框梁的横向框板1，其孔位中心与周边的筋条2有固定的位置关系，在一个飞机框梁上，其相交的两条筋条2的夹角有直角、钝角、锐角三种关系。

通过软件对三维数模进行测量，得到孔位到周边的两条筋条2(选择的筋条需有相交的关系，直接相交或者延长线相交)的垂直距离分别为L1_理、L2_理，定义这两个筋条2分别为第一筋条21和第二筋条22，同时还要通过三维数模计算得到第一筋条21和第二筋条22之间的夹角∠A。需要注意的是，附图中标注的第一筋条21和第二筋条22仅仅代表两根相交的筋条2，只要是相交的筋条2都可以满足本方法的计算，附图中的第一筋条21和第二筋条22并非对筋条2的位置的限定，同时只要可以测量相交的筋条2的两个红外测距组件是在相邻的两个侧面即可，但具体在K-one底座A-1的哪两个相邻的侧面是并不唯一的，附图中的位置关系仅仅作为一个实施例的展示，而非限定。

K-one底座A-1的α端、β端的红外测距仪测量可以得到测距仪到筋条2的垂直距离L1、L2，α端、β端上的两个角度调节器分别可以得到当前角度α、β；以上数据反馈到控制芯片A-10进行数据处理，控制芯片A-10可在显示屏A-9上显示出L1、L2、α、β数值。

α端配置的第一红外测距仪A-51和第一角度调节器A-52为一体、β端配置第二红外测距仪A-61和第二角度调节器A-62为一体。

O点为孔位定位和开孔装置的钻头K-25开孔的位置；

Δl1、Δl2分别为O点与两个红外测距仪的距离；

L1、L2分别为两个红外测距仪测量到的距离；

∠A为实体第一筋条21和第二筋条22之间的夹角，可通过三维数模测量得到；

∠B为O点垂直于第二筋条22的线与K-one底座A-1的水平线的夹角，即L2与Δl2的夹角；

∠C为第二角度调节器A-62的旋转角度，为保证第二红外测距仪A-61的测量与第二筋条22始终垂直，需要进行角度旋转，旋转关系为∠C＝∠A；

L1、L2为O点到实体结构筋条1和筋条2的实际距离；

如图8、图9、图10所示，α端的第一红外测距仪A-51和第一角度调节器A-52始终与第一筋条21保持垂直关系，即Δl1始终垂直于第一筋条21，β端的第二红外测距仪A-61和第二角度调节器A-62与第二筋条22通过角度旋转也保持垂直关系，所以Δl2与第二筋条22成一定夹角。

则：

L1＝l1+Δl1 式1-1

L2＝l2+Δl2cos B＝l2+Δl2sin(C-π/2)＝l2+Δl2sinC＝l2+Δl2sinA 式1-2

L2＝l2+Δl2sinA 式1-3

其中Δl1、Δl2与K-one底座A-1的尺寸有关，K-one底座A-1的尺寸固定后，Δl1、Δl2为固定值，可直接写入控制芯片A-10的算法中；

控制芯片A-10可通过α端、β端的第一红外测距仪A-51和第二红外测距仪A-61得到L1、L2，通过第二角度调节器A-62得到∠A，再通过式1-1计算得到L1，通过式1-3得到L2；

在平面内移动K-one底座A-1使得L1＝L1_理，L2＝L2_理即使得实物孔位与三维数模上的孔位一致；

在显示屏A-9上角度β的数值为角度调节器2的旋转角度，即为∠C，同理为∠A；

在显示屏上α的数值为第一角度调节器A-52的旋转角度，此处第一角度调节器A-52调节来使得第一红外测距仪A-51发出的射线与第一筋条21之间始终保持垂直，即为90°。

通过分析，可以发现无论第一筋条21和第二筋条22的夹角关系是多少，只要通过两个角度调节器调节了角度保证了第一红外测距仪A-51与第一筋条22垂直，那么：

L1＝l1+Δl1

L2＝l2+Δl2sinA。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种飞机框梁上固定点的孔位定位和开孔的装置，用于在飞机框梁的横向框板（1）上进行孔位定位并在定位后的孔位上进行开孔，其特征在于，

所述孔位定位和开孔的装置包括开孔装置（K）和安装装置（A）；

所述安装装置（A）包括K-one底座（A-1）；所述K-one底座（A-1）为方形厚板座结构，且在K-one底座（A-1）的正中心设置有阶梯式限位圆孔（A-2），所述阶梯式限位圆孔（A-2）贯穿K-one底座（A-1），且阶梯式限位圆孔（A-2）的上半部半径大于下半部的半径；

在所述K-one底座（A-1）两个相邻的侧边的正中处分别安装有第一红外测距组件（A-5）和第二红外测距组件（A-6）；

所述K-one底座（A-1）上还设置有开关（A-7）、充电口（A-8）和显示屏（A-9）；所述K-one底座（A-1）的内部设置有充电电池（A-12）和控制芯片（A-10）；所述充电电池（A-12）的输入端连接充电口（A-8），输出端连接控制芯片（A-10）；所述控制芯片（A-10）分别与开关（A-7）、显示屏（A-9）、第一红外测距组件（A-5）和第二红外测距组件（A-6）连接，为显示屏（A-9）、第一红外测距组件（A-5）和第二红外测距组件（A-6）供电并接收第一红外测距组件（A-5）和第二红外测距组件（A-6）的信号进行数据处理然后传输到显示屏（A-9）上显示；所述第一红外测距组件（A-5）包括设置在K-one底座（A-1）内部的第一红外控制器（A-53），还包括安装在K-one底座（A-1）侧边的第一红外测距仪（A-51），以及安装在K-one底座（A-1）的上端面上与第一红外测距仪（A-51）对应的第一角度调节器（A-52），所述第一角度调节器（A-52）和第一红外测距仪（A-51）分别与第一红外控制器（A-53）连接，所述第一红外控制器（A-53）还与所述控制芯片（A-10）连接；所述第二红外测距组件（A-6）包括设置在K-one底座（A-1）内部的第二红外控制器（A-63），还包括安装在K-one底座（A-1）与第一红外测距仪（A-51）安装的侧边相邻的侧边上的第二红外测距仪（A-61），以及安装在K-one底座（A-1）的上端面上与第二红外测距仪（A-61）对应的第二角度调节器（A-62），所述第二角度调节器（A-62）和第二红外测距仪（A-61）分别与第二红外控制器（A-63）连接，所述第二红外控制器（A-63）还与所述控制芯片（A-10）连接；所述第一角度调节器（A-52）和第二角度调节器（A-62）上都设置有用于调节角度时作为参照的角度刻度线；

所述阶梯式限位圆孔（A-2）的上半部圆孔的内侧设置有两个连接槽（A-3），所述连接槽（A-3）内设置有金属片发射端（A-4）；

所述开孔装置（K）包括安装壳体（K-1），所述安装壳体（K-1）包括位于下部的安装筒（K-11），以及设置在安装筒（K-11）外侧上端的安装板（K-12）；当进行开孔时，所述安装筒（K-11）穿入所述安装装置（A）的阶梯式限位圆孔（A-2）的下半部中，所述阶梯式限位圆孔（A-2）的上半部用于限位安装所述安装板（K-12）；

所述开孔装置（K）还包括设置在所述安装板（K-12）外侧且与连接槽（A-3）对应的钻头连接器（K-3），所述钻头连接器（K-3）上设置有金属片接收端（K-4），当所述安装板（K-12）安装在阶梯式限位圆孔（A-2）的上半部内时，所述金属片接收端（K-4）与所述金属片发射端（A-4）电连接；

所述开孔装置（K）还包括按压器（K-2），所述按压器（K-2）安装在按钮筒（K-21），在所述按钮筒（K-21）的内孔设置有马达（K-23），所述马达（K-23）的顶端连接有用于检测马达（K-23）转速的速度传感器（K-22）；所述马达（K-23）和速度传感器（K-23）通过金属片接收端（K-4）和金属片发射端（A-4）分别与控制芯片（A-10）电连接并进行数据传输；所述马达（K-23）的底部中心设置竖直向下的马达传动轴（K-24），所述马达传动轴（K-24）的末端设置有钻头（K-25）；

所述按钮筒（K-21）活动安装在所述安装筒（K-11）内，且当所述按钮筒（K-21）的底部位于安装筒（K-11）内孔顶端并未向下活动时，所述钻头（K-25）未穿出安装筒（K-11）的内孔底部，当按钮筒（K-21）的底部继续向下按压时，钻头（K-25）才完全穿出安装筒（K-11）的内孔底部；

所述显示屏（A-9）用于显示第一角度调节器（A-52）的实际角度α、第二角度调节器（A-62）的实际角度β、第一红外测距仪（A-51）测量得到的实际距离L1、第二红外测距仪（A-61）测量得到的实际距离L2的值。

2.如权利要求1所述的一种飞机框梁上固定点的孔位定位和开孔的装置，其特征在于，所述安装筒（K-11）的内孔上半段内还固定安装有连接板（K-114）；所述连接板（K-114）为中心开孔的圆板，所述马达传动轴（K-24）穿过连接板（K-114）的中心开孔；在所述按钮筒（K-21）的底部设置有与速度传感器和马达（K-23）连接的马达电信号接收端（K-115），所述连接板（K-114）的上端面与按钮筒（K-21）之间设置有第一弹簧（K-112），所述连接板（K-114）的下端面与安装筒（K-11）的内孔底端之间连接有第二弹簧（K-113）；所述第一弹簧（K-112）短于第二弹簧（K-113）；所述连接板（K-114）的上端面还设置有与马达电信号接收端（K-115）对应的按压器电信号发射端（K-116），当按钮筒（K-21）在安装筒（K-11）内向下活动时，所述马达电信号接收端（K-115）与按压器电信号发射端（K-116）之间电连接；所述安装筒（K-11）内孔的底部还设置有分别与按压器电信号发射端（K-116）以及钻头连接器（K-3）连接的按压器电信号接收端（K-117）。

3.如权利要求2所述的一种飞机框梁上固定点的孔位定位和开孔的装置，其特征在于，还包括安装筒导向板（K-111），所述安装筒导向板（K-111）设置在所述安装筒（K-11）的内孔顶端，所述按钮筒（K-21）穿过安装筒导向板（K-111）活动安装在安装筒（K-11）内。

4.如权利要求1所述的一种飞机框梁上固定点的孔位定位和开孔的装置，其特征在于，所述连接槽（A-3）内侧设置有第三弹簧（A-31），所述金属片发射端（A-4）通过第三弹簧（A-31）安装在连接槽（A-3）内侧；所述金属片接收端（K-4）与金属片发射端（A-4）为斜面结构的金属片，且两者的斜面可贴合。

5.如权利要求1所述的一种飞机框梁上固定点的孔位定位和开孔的装置，其特征在于，所述K-one底座（A-1）的下端面上设置有用于将K-one底座（A-1）固定在横向框板（1）上的吸盘（A-11），所述吸盘（A-11）设置四组，均匀安装在K-one底座（A-1）的下端面上。

6.一种飞机框梁上固定点的孔位定位和开孔的方法，基于如权利要求1-5任一项所述的孔位定位和开孔的装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立飞机框梁的三维数模；所述飞机框梁包括横向框板（1），以及分别设置在所述横向框板（1）的上板面和下板面的四个侧面的筋条（2）；以横向框板（1）为平面，在横向框板（1）上设置待开孔的固定点，利用三维软件在三维数模中选取固定点所在面的四条筋条（2）中相交且离固定点最近的两条筋条（2），分别命名为第一筋条（21）和第二筋条（22）；并测量三维数模中，固定点分别距离第一筋条（21）的垂直距离L1_理和距离第二筋条（22）的垂直距离L2_理，以及第一筋条（21）和第二筋条（22）之间的夹角∠A；

步骤2：将安装装置（A）的K-one底座（A-1）放在横向框板（1）上，将第一红外测距仪（A-51）对着第一筋条（21），第二红外测距仪（A-61）对着第二筋条（22）；然后按下开关（A-7）；

步骤3：将第一红外测距仪（A-51）发出的射线调整至垂直于第一筋条（21）；具体调整方法为：从显示屏（A-9）上读取第一红外测距仪（A-51）检测到的与第一筋条（21）之间的实际距离L1，当实际距离L1等于理论的垂直距离L1_理时，认定K-one底座（A-1）的第一红外测距仪（A-51）所在的一侧与第一筋条（21）之间为平行关系；

步骤4：将第二角度调节器（A-62）的指针调整到角度刻度线上代表夹角∠A的位置处，使得第二红外测距仪（A-61）发出的射线照射在第二筋条（22）上且和第一红外测距仪（A-51）发出的射线之间的夹角为夹角∠A；然后保持K-one底座（A-1）上的第一红外测距仪（A-51）发出的射线与第一筋条（21）始终垂直，且第一红外测距仪（A-51）测量到的距离L1始终等于垂直距离L1_理，移动K-one底座（A-1），直到第二红外测距仪（A-52）测量到的距离L2等于L2_理；

步骤5：再核实显示屏（A-9）上显示的角度α值是否为90°、距离L1是否等于垂直距离L1_理、距离L2是否等于L2_理，角度β是否等于∠A；若核实的条件中有任一条件不符合，则重新调整直到所有条件都符合为止；

步骤6：当显示屏（A-9）上显示的角度α值为90°、距离L1等于垂直距离L1_理、距离L2等于L2_理、角度β等于∠A时，完成固定点的孔位定位；

步骤7：将K-one底座（A-1）固定在横向框板（1）上，然后将开孔装置（K）通过阶梯式限位圆孔（A-2）安装在安装装置（A）上；然后将按钮筒（K-21）向下按，直到金属片接收端（K-4）与所述金属片发射端（A-4）电连接在一起，开孔装置（K）的电路流通，马达（K-23）开始运作，同时速度传感器（K-22）开始检测马达（K-23）的转速；

步骤8：继续向下持续按压按钮筒（K-21），马达传动轴（K-24）带动钻头（K-25）旋转，在横向框板（1）上实现开孔；等到开孔完毕，松开按钮筒（K-21），取下安装装置（A）和开孔装置（K），完成在固定点的开孔。

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