【摘 要】
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为了满足当代飞机高寿命、高效率、高质量装配要求,自动化制孔技术已经在飞机装配领域得到长足发展。在国外,自动钻铆机、机器人自动制孔系统、柔性轨道自动制孔系统已经大量应用于实际工程,并开始显现效益。论文以西飞公司与浙江大学联合研制的某大型飞机机身对接区域环形轨道制孔系统为研究对象,针对该制孔系统中由于视觉测量误差引起的一系列问题进行改进设计,并作分析研究。论文的主要研究内容如下:首先介绍论文研究背景和
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为了满足当代飞机高寿命、高效率、高质量装配要求,自动化制孔技术已经在飞机装配领域得到长足发展。在国外,自动钻铆机、机器人自动制孔系统、柔性轨道自动制孔系统已经大量应用于实际工程,并开始显现效益。论文以西飞公司与浙江大学联合研制的某大型飞机机身对接区域环形轨道制孔系统为研究对象,针对该制孔系统中由于视觉测量误差引起的一系列问题进行改进设计,并作分析研究。论文的主要研究内容如下:首先介绍论文研究背景和意义,总结飞机数字化装配中自动制孔技术的国内外发展现状,阐述了自动制孔技术中的视觉定位技术,在此基础上提出本文的研究目标和研究内容。其次,对环形轨道制孔系统的结构组成及各个部件的功能进行详细说明,对环形轨道制孔系统的控制系统硬件进行详细分解,并对制孔系统工作流程进行说明,在此基础上,针对视觉相机与主轴旋转中心不一致导致的相机标定位置不准确的问题,提出改进设计方案。对视觉定位改进方案进行详细分析,引入嵌入式相机方案,保证视觉传感器视野与主轴中心一致。针对相机标定,对针孔相机模型和镜头畸变模型进行分析,选用基于张正友标定法进行相机标定,并进行相机标定试验。建立手眼变换矩阵求解并手眼变换矩阵优化优化,基于插值Coos误差曲面法进行孔位误差计算,将该孔位误差补偿到待加工孔的理论坐标实现孔位修正。然后,对环形轨制孔系统法向量修正流程进行概括,建立世界坐标系、刀具坐标系、激光位移传感器坐标系、相机坐标系之间的关系,并对激光位移传感器进行了标定,利用平行四边形法向量计算法对飞机壁板表面法向量进行了计算,并完成了刀具的法向量修正,试验结果表明了改进方法的可靠性。最后,针对改进后的环形轨道制孔系统进行制孔试验,实验结果表面,改进后的环形轨道制孔系统,在机身对接面各个区域,均能满足+/-0.05mm的孔径精度、+/-0.05mm的窝深精度和+/-0.5mm排距/行距位置精度满足要求。
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