CN117340308A - 一种飞机蒙皮锪窝装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种飞机蒙皮锪窝装置及其方法，包括支撑架，支撑架一侧设置有用于竖向移动的连接板，连接板上设置有托架，托架底部设置有上浮动压脚，连接板上设置有位用于竖向移动的制孔锪窝机构，制孔锪窝机构位于上浮动压脚上方，且制孔锪窝机构用于穿过上浮动压脚以对飞机蒙皮进行制孔锪窝，支撑架一侧还设置有用于竖向移动的支撑座，支撑座顶部设置有位于上浮动压脚下方的下浮动压脚，上浮动压脚和下浮动压脚用于分别压紧飞机蒙皮上下表面，支撑座内设置有法矢测量机构，法矢测量机构用于测量飞机蒙皮的底孔偏角，以根据底孔偏角矫正飞机蒙皮位姿，本申请具有可保证理论锪窝与底孔的同轴度、提高了制孔锪窝质量的优点。

Description

一种飞机蒙皮锪窝装置及其方法

技术领域

本申请涉及飞机装配技术领域，尤其涉及一种飞机蒙皮锪窝装置及其方法。

背景技术

在飞机装配过程中，蒙皮人工制孔锪窝工作量巨大，劳动强度高、效率低，且制孔锪窝质量严重依赖工人的经验和技术。由于大部件装配过后会产生变形以及蒙皮实际形状与数模存在差异等原因，目前大部件蒙皮制孔锪窝工作只能依靠人工完成，工人首先需要以骨架上的孔为基准，在蒙皮上引初孔，然后将初孔铰至终孔，最后进行锪窝，整个过程工作量大、劳动强度高、制孔锪窝质量难以保证。

虽然市面上也出现了一些制孔锪窝设备，但现有制孔锪窝设备难以保证理论锪窝与底孔的同轴度，导致制孔锪窝质量偏低，还有待提升。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种飞机蒙皮锪窝装置及其方法，旨在解决现有制孔锪窝设备难以保证理论锪窝与底孔的同轴度，导致制孔锪窝质量偏低的技术问题。

为实现上述目的，本申请提供一种飞机蒙皮锪窝装置，包括支撑架，支撑架一侧设置有用于竖向移动的连接板，连接板上设置有托架，托架底部设置有上浮动压脚，连接板上设置有用于竖向移动的制孔锪窝机构，制孔锪窝机构位于上浮动压脚上方，且制孔锪窝机构用于穿过上浮动压脚以对飞机蒙皮进行制孔锪窝，支撑架一侧还设置有用于竖向移动的支撑座，支撑座顶部设置有位于上浮动压脚下方的下浮动压脚，上浮动压脚和下浮动压脚用于分别压紧飞机蒙皮上下表面，支撑座内设置有法矢测量机构，法矢测量机构用于测量飞机蒙皮的底孔偏角，以根据底孔偏角矫正飞机蒙皮位姿。

可选地，法矢测量机构包括用于在支撑座内竖向移动的第一滑块，第一滑块一侧连接有支撑块，支撑块顶部弹性连接有插销，插销用于穿过下浮动压脚并与飞机蒙皮的底孔接触，支撑座内壁设置有两层上下布置的位移检测组件，每层位移检测组件均包括多个用于和插销外壁接触的位移传感器。

可选地，下浮动压脚包括设置于支撑座顶部的压力传感器，压力传感器顶部设置有柔性管，柔性管顶部连接有具有通孔的压脚板，压脚板外缘与压力传感器之间连接于多个支撑弹簧，插销可依次穿过压力传感器、柔性管和压脚板，上浮动压脚与下浮动压脚为对称结构。

可选地，托架侧壁设置有第一竖向移动机构，第一竖向移动机构底部设置有第一水平移动机构，第一水平移动机构底部设置有线激光扫描仪，第一水平移动机构用于带动线激光扫描仪Y向移动，第一竖向移动机构用于带动线激光扫描仪竖向移动，线激光扫描仪用于检测飞机蒙皮的底孔位置和锪窝深度。

可选地，第一竖向移动机构包括可滑动地设置于托架侧壁的L形板，L形板一侧通过螺母螺纹连接有第一竖向丝杆，第一竖向丝杆连接有位于托架侧壁的第一电机。

可选地，第一水平移动机构包括可滑动地设置于L形板底部的第二滑块，线激光扫描仪设置于第二滑块底部，第二滑块顶部通过螺母螺纹连接有Y向丝杆，Y向丝杆连接有位于L形板底部的第二电机。

可选地，制孔锪窝机构包括可滑动地设置于连接板上的第一滑板，第一滑板通过螺母螺纹连接有第二竖向丝杆，第二竖向丝杆连接有位于连接板上的第三电机，第一滑板上设置有加工主轴，加工主轴底部连接有锪窝刀具，托架底部开设有与锪窝刀具配合的通孔，锪窝刀具用于穿过上浮动压脚并对飞机蒙皮进行制孔锪窝。

可选地，托架上设置有刀长检测传感器，刀长检测传感器用于检测锪窝刀具实际长度。

可选地，托架上开设有靠近上浮动压脚的吸尘口，吸尘口连接有吸尘管。

可选地，支撑架一侧设置有第二水平移动机构，第二水平移动机构上设置有第二竖向移动机构，连接板设置于第二竖向移动机构上，第二水平移动机构用于带动连接板X向移动；其中，X向移动与Y向移动的移动方向互相垂直。

可选地，第二水平移动机构包括连接于支撑架一侧的固定板，固定板上可滑动地设置有第二滑板，第二竖向移动机构设置于第二滑板上，第二滑板通过螺母螺纹连接有X向丝杆，X向丝杆连接有位于固定板上的第四电机。

可选地，第二竖向移动机构包括设置于第二滑板上的第五电机，第五电机连接有第三竖向丝杆，第三竖向丝杆通过螺母与连接板螺纹连接，连接板可滑动地设置于第二滑板上。

为实现上述目的，本申请还提供一种飞机蒙皮锪窝方法，基于上述的一种飞机蒙皮锪窝装置，包括以下步骤：

将待加工飞机蒙皮通过数控机架固定于上浮动压脚和下浮动压脚之间；

获取待加工飞机蒙皮表面法矢以及底孔中心在机床坐标系内的空间位置坐标；

根据空间位置坐标，将待加工飞机蒙皮和制孔锪窝机构调整到加工位置；

使上浮动压脚和下浮动压脚朝着互相靠近的方向移动，以对待加工飞机蒙皮进行预压紧；

通过法矢测量机构获取待加工飞机蒙皮的底孔偏角；

根据底孔偏角，控制数控机架矫正待加工飞机蒙皮的位姿，以使待加工飞机蒙皮的底孔与理论锪窝同轴；

通过上浮动压脚和下浮动压脚对待加工飞机蒙皮进行终压紧；

使制孔锪窝机构下移，以对待加工飞机蒙皮执行自动锪窝动作。

可选地，所述通过法矢测量机构获取待加工飞机蒙皮的底孔偏角，包括：

使第一滑块上移，以使插销穿过下浮动压脚并伸入待加工飞机蒙皮的底孔中；

通过上层的多个位移传感器测得插销的第一位移坐标(ΔX₁，ΔY₁)；

通过下层的多个位移传感器测得插销的第二位移坐标(ΔX₂，ΔY₂)；

根据第一位移坐标和第二位移坐标，获取插销在XOZ平面上绕Y轴旋转的偏角α以及在YOZ平面上绕X轴旋转的偏角β，偏角α和偏角β的表达式为：

式中，L为上层的位移传感器与下层的位移传感器之间的间距。

可选地，所述获取待加工飞机蒙皮表面法矢以及底孔中心在机床坐标系内的空间位置坐标，包括：

使线激光扫描仪进行Y向移动和竖向运动，以对待加工飞机蒙皮表面进行扫描；

根据扫描的结果，以获得待加工飞机蒙皮表面法矢以及底孔中心在机床坐标系内的空间位置坐标。

本申请所能实现的有益效果如下：

本申请在对飞机蒙皮制孔锪窝加工前，可先通过法矢测量机构测量飞机蒙皮的底孔偏角，即飞机蒙皮的底孔轴线相对于制孔锪窝机构加工线的偏角，然后再根据底孔偏角调整飞机蒙皮位姿，使飞机蒙皮的底孔轴线与制孔锪窝机构加工线重合，从而实现对飞机蒙皮的底孔找正功能，以保证理论锪窝与底孔的同轴度，此时再通过上浮动压脚和下浮动压脚互相靠近，以分别压紧飞机蒙皮上下表面，制孔锪窝机构运行下移，以对准飞机蒙皮的底孔进行制孔锪窝加工，提高了制孔锪窝质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本申请的实施例中一种飞机蒙皮锪窝装置的结构示意图；

图2为本申请的实施例中连接板上托架、制孔锪窝机构等相关附件的连接结构示意图；

图3为本申请的实施例中支撑座上法矢测量机构和下浮动压脚等相关附件的连接结构示意图；

图4为本申请的实施例中通过多个位移传感器测量飞机蒙皮的底孔偏角时的原理示意图(主视角)；

图5为本申请的实施例中通过多个位移传感器测量飞机蒙皮的底孔偏角时的原理示意图(俯视角)。

附图标记：

110-支撑架，120-连接板，130-托架，131-吸尘口，140-上浮动压脚，150-制孔锪窝机构，151-第一滑板，152-第二竖向丝杆，153-第三电机，154-加工主轴，155-锪窝刀具，160-支撑座，170-下浮动压脚，171-压力传感器，172-柔性管，173-压脚板，174-支撑弹簧，180-法矢测量机构，181-第一滑块，182-支撑块，183-插销，184-位移传感器，190-第一竖向移动机构，191-L形板，192-第一竖向丝杆，210-第一水平移动机构，211-第二滑块，212-Y向丝杆，220-线激光扫描仪，230-刀长检测传感器，240-第二水平移动机构，241-固定板，242-第二滑板，243-X向丝杆，244-第四电机，250-第二竖向移动机构，251-第五电机，252-第三竖向丝杆。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

实施例1

参照图1-图5，本实施例提供一种飞机蒙皮锪窝装置，包括支撑架110，支撑架110一侧设置有用于竖向移动的连接板120，连接板120上设置有托架130，托架130底部设置有上浮动压脚140，连接板120上设置有用于竖向移动的制孔锪窝机构150，制孔锪窝机构150位于上浮动压脚140上方，且制孔锪窝机构150用于穿过上浮动压脚140以对飞机蒙皮进行制孔锪窝，支撑架110一侧还设置有用于竖向移动的支撑座160，支撑座160顶部设置有位于上浮动压脚140下方的下浮动压脚170，上浮动压脚140和下浮动压脚170用于分别压紧飞机蒙皮上下表面，支撑座160内设置有法矢测量机构180，法矢测量机构180用于测量飞机蒙皮的底孔偏角，以根据底孔偏角矫正飞机蒙皮位姿。

在本实施例中，在对飞机蒙皮制孔锪窝加工前，可先通过法矢测量机构180测量飞机蒙皮的底孔偏角，即飞机蒙皮的底孔轴线相对于制孔锪窝机构150加工线的偏角，然后再根据底孔偏角调整飞机蒙皮位姿，使飞机蒙皮的底孔轴线与制孔锪窝机构150加工线重合，从而实现对飞机蒙皮的底孔找正功能，以保证理论锪窝与底孔的同轴度，此时再通过上浮动压脚140和下浮动压脚170互相靠近，以分别压紧飞机蒙皮上下表面，制孔锪窝机构150运行下移，以对准飞机蒙皮的底孔进行制孔锪窝加工，提高了制孔锪窝质量。

需要说明的是，本实施例的锪窝装置是配套安装于数控加工装置(图中未画出)上的，而飞机蒙皮是预先通过数控加工装置上的数控机架固定在上浮动压脚140和下浮动压脚170之间的，数控机架可进行Z轴、A轴和B轴运动，从而实现蒙皮的五轴加工，然后再测量飞机蒙皮的底孔偏角，需要对飞机蒙皮调姿时，可通过将测得的底孔偏角参数输入数控加工装置的控制程序，以使数控机架自动对飞机蒙皮调姿；支撑架110可采用C型结构，以C型架的结构形式合理布置制孔锪窝机构150和背部支撑部分(即支撑座160及下浮动压脚170)，锪窝时提供背部支撑，防止弱刚性蒙皮受压脚压力变形，结构可靠稳定，锪窝时，制孔锪窝机构150所有轴仅沿Z方向运动，误差小，有利于提高锪窝质量。

作为一种可选的实施方式，法矢测量机构180包括用于在支撑座160内竖向移动的第一滑块181，第一滑块181一侧连接有支撑块182，支撑块182顶部弹性连接有插销183，插销183用于穿过下浮动压脚170并与飞机蒙皮的底孔接触，支撑座160内壁设置有两层上下布置的位移检测组件，每层位移检测组件均包括多个用于和插销183外壁接触的位移传感器184。

在本实施方式中，需要检测飞机蒙皮的底孔偏角时，通过第一滑块181上移，带动支撑块182顶部的插销183穿过下浮动压脚170，使得插销183顶部与飞机蒙皮的底孔接触抵紧，若底孔相对于竖直轴线有偏移，则插销183也随意发生偏移，此时分别通过上下两层的多个位移传感器184分别测得两个坐标位置，根据上下两个坐标位置，利用三角函数关系，即可计算获得偏角参数。

以每层采用4个位移传感器184为例，设上下两层位移传感器184之间的距离为L，通过上层的4个位移传感器184可测得插销183在对应测量点的位移坐标为(ΔX₁，ΔY₁)，通过下层的4个位移传感器184可测得插销183在对应测量点的位移坐标为(ΔX₂，ΔY₂)，从而可计算获得插销183在XOZ平面上绕Y轴旋转的偏角α以及在YOZ平面上绕X轴旋转的偏角β，偏角α和偏角β的表达式为：

因此，根据上式获得偏角α和偏角β后，将偏角α和偏角β参数输入到数控程序，以使数控机架A轴旋转β角度，B轴旋转α角度，即可完成飞机蒙皮的底孔轴线找正。

需要说明的是，插销183可通过弹簧或其他弹性体(例如橡胶)与支撑块182实现弹性连接，从而使得插销183可在任意方向偏移；第一滑块181可通过滑轨滑动连接于支撑座160内，这里可通过电机和丝杆(丝杆与第一滑块181螺纹连接)组合传动机构以带动第一滑块181进行竖向移动，从而实现对插销183的单独竖向移动控制；同理，支撑座160也可通过滑轨可滑动地连接于支撑架110一侧壁，支撑座160也可通过对应的电机和丝杆组件来实现竖向移动，以带动下浮动压脚170的竖向移动控制。

作为一种可选的实施方式，下浮动压脚170包括设置于支撑座160顶部的压力传感器171，压力传感器171顶部设置有柔性管172，柔性管172顶部连接有具有通孔的压脚板173，压脚板173外缘与压力传感器171之间连接于多个支撑弹簧174，插销183可依次穿过压力传感器171、柔性管172和压脚板173，上浮动压脚140与下浮动压脚170为对称结构。

在本实施方式中，可通过压脚板173压紧蒙皮，压紧力可通过压力传感器171(可为环形)监控，避免压紧力过大而损伤蒙皮，柔性管172可适应压脚板173压紧蒙皮后的偏移，这里柔性管172可采用伸缩波纹管，支撑弹簧174提供对压脚板173的支持作用，同时支撑弹簧174又可适应压紧蒙皮后的偏移，由于下浮动压脚170的结构设计，压脚板173通过通孔与柔性管172连通，同理，柔性管172也应当与支撑座160顶部连通，因此插销183穿过支撑座160顶部后，可再依次穿过压力传感器171、柔性管172和压脚板173，既可避让插销183，不影响其测量，同时又可起到对蒙皮压紧作用，满足使用要求。同理，上浮动压脚140与下浮动压脚170为对称结构，因此制孔锪窝机构150可穿过上浮动压脚140对蒙皮进行加工，同时又不影响上浮动压脚140对蒙皮的夹紧作用。

作为一种可选的实施方式，托架130侧壁设置有第一竖向移动机构190，第一竖向移动机构190底部设置有第一水平移动机构210，第一水平移动机构210底部设置有线激光扫描仪220，第一水平移动机构210用于带动线激光扫描仪220Y向移动，第一竖向移动机构190用于带动线激光扫描仪220竖向移动，线激光扫描仪220用于检测飞机蒙皮的底孔位置和锪窝深度。

在本实施方式中，通过第一竖向移动机构190和第一水平移动机构210可分别带动线激光扫描仪220在Y方向和Z方向上运动，从而可对蒙皮表面进行全面扫描，以便于获得蒙皮表面法矢以及底孔中心在机床坐标系内的空间位置坐标，便于后续将蒙皮和制孔锪窝机构150调整到加工位置，在锪窝完成后还可利用线激光扫描仪220对窝深进行在线检测，可得到锪窝轮廓，从而计算得到锪窝深度，对锪窝质量进行闭环控制。

需要说明的是，窝与底孔的同轴度以及窝深是评价锪窝质量的两个重要参数，本实施例同时对窝与底孔的同轴度以及窝深进行严格控制，从而可大幅提升锪窝质量。

作为一种可选的实施方式，第一竖向移动机构190包括(通过滑轨)可滑动地设置于托架130侧壁的L形板191，L形板191一侧通过螺母螺纹连接有第一竖向丝杆192，第一竖向丝杆192连接有位于托架130侧壁的第一电机。

在本实施方式中，需要使线激光扫描仪220进行竖向移动时，第一电机启动带动第一竖向丝杆192转动，从而带动L形板191上下移动，即可带动第一水平移动机构210和线激光扫描仪220同时上下移动，实现竖向移动的自动控制，控制精度高。

作为一种可选的实施方式，第一水平移动机构210包括可滑动地设置于L形板191底部的第二滑块211，线激光扫描仪220设置于第二滑块211底部，第二滑块211顶部通过螺母螺纹连接有Y向丝杆212，Y向丝杆212连接有位于L形板191底部的第二电机。

在本实施方式中，需要使线激光扫描仪220进行Y向移动时，第二电机启动带动Y向丝杆212转动，从而带动第二滑块211和线激光扫描仪220整体在Y向滑移，便于精确控制。

作为一种可选的实施方式，制孔锪窝机构150包括(通过滑轨)可滑动地设置于连接板120上的第一滑板151，第一滑板151通过螺母螺纹连接有第二竖向丝杆152，第二竖向丝杆152连接有位于连接板120上的第三电机153，第一滑板151上设置有加工主轴154，加工主轴154底部连接有锪窝刀具155，托架130底部开设有与锪窝刀具155配合的通孔，锪窝刀具155用于穿过上浮动压脚140并对飞机蒙皮进行制孔锪窝。

在本实施方式中，制孔锪窝机构150运行时，第三电机153启动，带动第二竖向丝杆152转动，从而带动第一滑板151在连接板120上往下滑移，以带动加工主轴154及其底部的锪窝刀具155下移，锪窝刀具155穿过托架130底部和上浮动压脚140，然后即可对飞机蒙皮进行制孔锪窝操作，实现自动化加工。

作为一种可选的实施方式，托架130上设置有刀长检测传感器230，刀长检测传感器230用于检测锪窝刀具155实际长度。

在本实施方式中，通过刀长检测传感器230可检测锪窝刀具155实际长度，根据测量结果，使连接板120做竖向移动，以带动制孔锪窝机构150整体做竖向移动，从而对锪窝刀具155做出适量补偿，以保证窝深精度。刀长检测传感器230可采用激光扫描仪，可快速检测锪窝刀具155的刀长。

作为一种可选的实施方式，托架130上开设有靠近上浮动压脚140的吸尘口131，吸尘口131连接有吸尘管，吸尘管另一端可连接有吸尘泵，可实时吸走制孔加工时的切屑，又可避免切屑进入机床活动部位，也可防止复材切屑污染空气，这里还可在上浮动压脚140附近的活动部件设有弹性防尘圈，进一步提高防尘作用。

作为一种可选的实施方式，支撑架110一侧设置有第二水平移动机构240，第二水平移动机构240上设置有第二竖向移动机构250，连接板120设置于第二竖向移动机构250上，第二水平移动机构240用于带动连接板120做X向移动；其中，X向移动与Y向移动的移动方向互相垂直。第二水平移动机构240包括连接于支撑架110一侧的固定板241，固定板241上(通过滑轨)可滑动地设置有第二滑板242，第二竖向移动机构250设置于第二滑板242上，第二滑板242通过螺母螺纹连接有X向丝杆243，X向丝杆243连接有位于固定板241上的第四电机244。第二竖向移动机构250包括设置于第二滑板242上的第五电机251，第五电机251连接有第三竖向丝杆252，第三竖向丝杆252通过螺母与连接板120螺纹连接，连接板120(通过滑轨)可滑动地设置于第二滑板242上。

在本实施方式中，通过第二水平移动机构240和第二竖向移动机构250可分别带动连接板120及其附件做X向移动和竖向移动，以满足更多加工位置的调整需求，可适应更多加工工况。需要做X向移动时，第四电机244启动带动X向丝杆243转动，从而带动第二滑板242及连接板120整体X向移动，需要做竖向移动时，第五电机251启动带动第三竖向丝杆252转动，从而带动连接板120在第二滑板242上做竖向移动。

需要说明的是，本实施例中的第一电机至第五电机251均可采用伺服电机，可精确控制转速以及转向，满足使用要求。

实施例2

参照图1-图5，本实施例还提供一种飞机蒙皮锪窝方法，基于上述的一种飞机蒙皮锪窝装置，包括以下步骤：

将待加工飞机蒙皮通过数控机架固定于上浮动压脚140和下浮动压脚170之间；

获取待加工飞机蒙皮表面法矢以及底孔中心在机床坐标系内的空间位置坐标；

根据空间位置坐标，将待加工飞机蒙皮和制孔锪窝机构150调整到加工位置；

使上浮动压脚140和下浮动压脚170朝着互相靠近的方向移动，以对待加工飞机蒙皮进行预压紧；

通过法矢测量机构180获取待加工飞机蒙皮的底孔偏角；

根据底孔偏角，控制数控机架矫正待加工飞机蒙皮的位姿，以使待加工飞机蒙皮的底孔与理论锪窝同轴；

通过上浮动压脚140和下浮动压脚170对待加工飞机蒙皮进行终压紧；

使制孔锪窝机构150下移，以对待加工飞机蒙皮执行自动锪窝动作。

在本实施方式中，在对飞机蒙皮进行制孔锪窝之前，先将飞机蒙皮通过数控机架固定于上浮动压脚140和下浮动压脚170之间，再通过数控机架预调整蒙皮位姿，同时调整制孔锪窝机构150工位，以进行加工位置的预调整，然后通过上浮动压脚140和下浮动压脚170对蒙皮进行预压紧，再通过法矢测量机构180测量获得飞机蒙皮的底孔偏角，从而可将底孔偏角输入数控机架的控制程序，即可再次对飞机蒙皮的位姿进行精确调整，以使飞机蒙皮的底孔与理论锪窝同轴，此时即可通过上浮动压脚140和下浮动压脚170对飞机蒙皮进行终压紧，制孔锪窝机构150下移，最终即可对飞机蒙皮执行自动锪窝动作，从而实现对飞机蒙皮的底孔找正功能，以保证理论锪窝与底孔的同轴度，提高了制孔锪窝质量。

作为一种可选的实施方式，所述通过法矢测量机构180获取待加工飞机蒙皮的底孔偏角，包括：

使第一滑块181上移，以使插销183穿过下浮动压脚170并伸入待加工飞机蒙皮的底孔中；

通过上层的多个位移传感器184测得插销183的第一位移坐标(ΔX₁，ΔY₁)；

通过下层的多个位移传感器184测得插销183的第二位移坐标(ΔX₂，ΔY₂)；

根据第一位移坐标和第二位移坐标，获取插销183在XOZ平面上绕Y轴旋转的偏角α以及在YOZ平面上绕X轴旋转的偏角β，偏角α和偏角β的表达式为：

式中，L为上层的位移传感器184与下层的位移传感器184之间的间距。

在本实施方式中，需要检测飞机蒙皮的底孔偏角时，通过第一滑块181上移，带动支撑块182顶部的插销183穿过下浮动压脚170，使得插销183顶部与飞机蒙皮的底孔接触抵紧，若底孔相对于竖直轴线有偏移，则插销183也随意发生偏移，此时分别通过上下两层的多个位移传感器184分别测得两个坐标位置，根据上下两个坐标位置，利用三角函数关系，即可计算获得偏角参数。以每层采用4个位移传感器184为例，设上下两层位移传感器184之间的距离为L，通过上层的4个位移传感器184可测得插销183在对应测量点的位移坐标为(ΔX₁，ΔY₁)，通过下层的4个位移传感器184可测得插销183在对应测量点的位移坐标为(ΔX₂，ΔY₂)，利用三角函数关系可获得上述偏角α和偏角β的表达式，从而可计算获得插销183在XOZ平面上绕Y轴旋转的偏角α以及在YOZ平面上绕X轴旋转的偏角β，因此，根据上式计算获得偏角α和偏角β后，将偏角α和偏角β参数输入到数控程序，以使数控机架A轴旋转β角度，B轴旋转α角度，即可完成飞机蒙皮的底孔轴线找正。

作为一种可选的实施方式，所述获取待加工飞机蒙皮表面法矢以及底孔中心在机床坐标系内的空间位置坐标，包括：

使线激光扫描仪220进行Y向移动和竖向运动，以对待加工飞机蒙皮表面进行扫描；

根据扫描的结果，以获得待加工飞机蒙皮表面法矢以及底孔中心在机床坐标系内的空间位置坐标。

在本实施例中，可通过使线激光扫描仪220在Y方向和Z方向上运动，从而可对蒙皮表面进行全面扫描，以便于获得蒙皮表面法矢以及底孔中心在机床坐标系内的空间位置坐标，便于后续将蒙皮和制孔锪窝机构150调整到加工位置，在锪窝完成后还可利用线激光扫描仪220对窝深进行在线检测，可得到锪窝轮廓，从而计算得到锪窝深度，对锪窝质量进行闭环控制。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (15)

1.一种飞机蒙皮锪窝装置，其特征在于，包括支撑架，所述支撑架一侧设置有用于竖向移动的连接板，所述连接板上设置有托架，所述托架底部设置有上浮动压脚，所述连接板上设置有用于竖向移动的制孔锪窝机构，所述制孔锪窝机构位于所述上浮动压脚上方，且所述制孔锪窝机构用于穿过所述上浮动压脚以对飞机蒙皮进行制孔锪窝，所述支撑架一侧还设置有用于竖向移动的支撑座，所述支撑座顶部设置有位于所述上浮动压脚下方的下浮动压脚，所述上浮动压脚和所述下浮动压脚用于分别压紧飞机蒙皮上下表面，所述支撑座内设置有法矢测量机构，所述法矢测量机构用于测量飞机蒙皮的底孔偏角，以根据所述底孔偏角矫正飞机蒙皮位姿。

2.如权利要求1所述的一种飞机蒙皮锪窝装置，其特征在于，所述法矢测量机构包括用于在所述支撑座内竖向移动的第一滑块，所述第一滑块一侧连接有支撑块，所述支撑块顶部弹性连接有插销，所述插销用于穿过所述下浮动压脚并与飞机蒙皮的底孔接触，所述支撑座内壁设置有两层上下布置的位移检测组件，每层所述位移检测组件均包括多个用于和所述插销外壁接触的位移传感器。

3.如权利要求2所述的一种飞机蒙皮锪窝装置，其特征在于，所述下浮动压脚包括设置于所述支撑座顶部的压力传感器，所述压力传感器顶部设置有柔性管，所述柔性管顶部连接有具有通孔的压脚板，所述压脚板外缘与所述压力传感器之间连接于多个支撑弹簧，所述插销可依次穿过所述压力传感器、所述柔性管和所述压脚板，所述上浮动压脚与所述下浮动压脚为对称结构。

4.如权利要求2或3所述的一种飞机蒙皮锪窝装置，其特征在于，所述托架侧壁设置有第一竖向移动机构，所述第一竖向移动机构底部设置有第一水平移动机构，所述第一水平移动机构底部设置有线激光扫描仪，所述第一水平移动机构用于带动所述线激光扫描仪Y向移动，所述第一竖向移动机构用于带动所述线激光扫描仪竖向移动，所述线激光扫描仪用于检测飞机蒙皮的底孔位置和锪窝深度。

5.如权利要求4所述的一种飞机蒙皮锪窝装置，其特征在于，所述第一竖向移动机构包括可滑动地设置于所述托架侧壁的L形板，所述L形板一侧通过螺母螺纹连接有第一竖向丝杆，所述第一竖向丝杆连接有位于所述托架侧壁的第一电机。

6.如权利要求5所述的一种飞机蒙皮锪窝装置，其特征在于，所述第一水平移动机构包括可滑动地设置于所述L形板底部的第二滑块，所述线激光扫描仪设置于所述第二滑块底部，所述第二滑块顶部通过螺母螺纹连接有Y向丝杆，所述Y向丝杆连接有位于所述L形板底部的第二电机。

7.如权利要求1-3中任一项所述的一种飞机蒙皮锪窝装置，其特征在于，所述制孔锪窝机构包括可滑动地设置于所述连接板上的第一滑板，所述第一滑板通过螺母螺纹连接有第二竖向丝杆，所述第二竖向丝杆连接有位于所述连接板上的第三电机，所述第一滑板上设置有加工主轴，所述加工主轴底部连接有锪窝刀具，所述托架底部开设有与所述锪窝刀具配合的通孔，所述锪窝刀具用于穿过所述上浮动压脚并对飞机蒙皮进行制孔锪窝。

8.如权利要求7所述的一种飞机蒙皮锪窝装置，其特征在于，所述托架上设置有刀长检测传感器，所述刀长检测传感器用于检测所述锪窝刀具实际长度。

9.如权利要求7所述的一种飞机蒙皮锪窝装置，其特征在于，所述托架上开设有靠近所述上浮动压脚的吸尘口，所述吸尘口连接有吸尘管。

10.如权利要求1所述的一种飞机蒙皮锪窝装置，其特征在于，所述支撑架一侧设置有第二水平移动机构，所述第二水平移动机构上设置有第二竖向移动机构，所述连接板设置于所述第二竖向移动机构上，所述第二水平移动机构用于带动所述连接板X向移动。

11.如权利要求10所述的一种飞机蒙皮锪窝装置，其特征在于，所述第二水平移动机构包括连接于所述支撑架一侧的固定板，所述固定板上可滑动地设置有第二滑板，所述第二竖向移动机构设置于所述第二滑板上，所述第二滑板通过螺母螺纹连接有X向丝杆，所述X向丝杆连接有位于所述固定板上的第四电机。

12.如权利要求11所述的一种飞机蒙皮锪窝装置，其特征在于，所述第二竖向移动机构包括设置于所述第二滑板上的第五电机，所述第五电机连接有第三竖向丝杆，所述第三竖向丝杆通过螺母与所述连接板螺纹连接，所述连接板可滑动地设置于所述第二滑板上。

13.一种飞机蒙皮锪窝方法，其特征在于，基于如权利要求4-6中任一项所述的一种飞机蒙皮锪窝装置，包括以下步骤：

将待加工飞机蒙皮通过数控机架固定于所述上浮动压脚和所述下浮动压脚之间；

获取待加工飞机蒙皮表面法矢以及底孔中心在机床坐标系内的空间位置坐标；

根据所述空间位置坐标，将所述待加工飞机蒙皮和所述制孔锪窝机构调整到加工位置；

使所述上浮动压脚和所述下浮动压脚朝着互相靠近的方向移动，以对所述待加工飞机蒙皮进行预压紧；

通过所述法矢测量机构获取所述待加工飞机蒙皮的底孔偏角；

根据所述底孔偏角，控制所述数控机架矫正所述待加工飞机蒙皮的位姿，以使所述待加工飞机蒙皮的底孔与理论锪窝同轴；

通过所述上浮动压脚和所述下浮动压脚对所述待加工飞机蒙皮进行终压紧；

使所述制孔锪窝机构下移，以对所述待加工飞机蒙皮执行自动锪窝动作。

14.如权利要求13所述的一种飞机蒙皮锪窝方法，其特征在于，所述通过所述法矢测量机构获取所述待加工飞机蒙皮的底孔偏角，包括：

使所述第一滑块上移，以使所述插销穿过所述下浮动压脚并伸入所述待加工飞机蒙皮的底孔中；

通过上层的多个所述位移传感器测得插销的第一位移坐标(ΔX₁，ΔY₁)；

通过下层的多个所述位移传感器测得插销的第二位移坐标(ΔX₂，ΔY₂)；

根据所述第一位移坐标和所述第二位移坐标，获取所述插销在XOZ平面上绕Y轴旋转的偏角α以及在YOZ平面上绕X轴旋转的偏角β，所述偏角α和所述偏角β的表达式为：

式中，L为上层的位移传感器与下层的位移传感器之间的间距。

15.如权利要求13所述的一种飞机蒙皮锪窝方法，其特征在于，所述获取待加工飞机蒙皮表面法矢以及底孔中心在机床坐标系内的空间位置坐标，包括：

使所述线激光扫描仪进行Y向移动和竖向运动，以对所述待加工飞机蒙皮表面进行扫描；

根据扫描的结果，以获得待加工飞机蒙皮表面法矢以及底孔中心在机床坐标系内的空间位置坐标。