[發明專利]翼身對接自動制孔系統及方法

無效

• 申請號: 201010138456.6
• 申請日: 2010-03-31
• 公開（公告）號: CN101804470A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 何寧;李亮;單以才;楊吟飛;趙威;卞榮;秦曉杰;陳建立
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學;南京信息職業技術學院
• 主分類號: B23B35/00
• 分類號: B23B35/00;B23C3/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐小紅

技術領域

本發明涉及一種翼身對接自動制孔系統及方法，屬于作業運輸技術領域。?

背景技術

對接制孔是翼身對合裝配的關鍵環節，制孔效率直接制約飛機總裝周期，而制孔質量也將直接影響連接結構件的抗疲勞性能。尤其伴隨航空結構件向著薄壁化、整體化和復雜化方向發展，整機結構長壽命、高質量、高效率等方面的要求，加以復合材料、鈦合金等難加工材料的用量大幅度增加，使裝配制孔比以往要求更高、更精。?

翼身對接制孔由于受到加工部位不易定位與裝夾、作業環境狹小、倒立制孔不便等因素的影響，目前它的制孔方式多采用傳統的手工鉆削。同時，由于制孔過程中難以準確實現盲孔對接，該操作需要通過一系列“預制底孔—擴孔—鉸孔”的復雜工序流程，加之孔位法矢檢測受人控誤差較大等因素的困擾，使制孔質量穩定性較差，作業效率也較低。因此，迫切需要研制翼身對接制孔自動化裝備。?

在飛機裝配自動制孔方面，目前基于機器人制孔技術的應用較為成熟。如美國Electroimpact公司成功開發了一種柔性軌道制孔系統，即柔性軌道機器人+制孔末端執行器+監測及標定系統，工作時載有制孔末端執行器與檢測標定系統的柔性軌道機器人是通過柔性軌道的真空杯吸附在工件上。再有西班牙Fatronic?Tecnalia公司也研發了一種基于爬行機器人的自動制孔系統，即采用自主爬行機器人+制孔末端執行器+監測及標定系統，它是通過帶有真空吸盤的自主爬行機器人在監控及標定系統的協助下將制孔末端執行器送至指定位置。兩種自動制孔系統因采用了真空吸附技術，要求工件表面相對平整且曲率變化較小，因而主要用于大飛機的大型工件或部件的加工。此外，中國申請(專利)號200810121353.1公布了一種應用于飛機輔助裝配的工業機器人切削加工系統及?方法，該系統是由工業機械臂+制孔末端執行器+監測及標定系統組成。由于機械臂可具有多自由度，此類自動制孔系統能適合于工件表面復雜、制孔位置精度較高的加工，但需提供機械臂足夠的工作空間。對翼身對接制孔而言，上述的三種機器人型自動制孔系統顯然不能滿足作業環境要求，而且三種自動制孔系統均未涉及翼身對接裝配中盲孔定位問題。?

在盲孔對接制孔定位上，美國Grand?Pacific公司提供了一種蒙皮盲孔定位系統，主要包括一套傳感器、鉆孔定位器、真空吸盤系統、定位顯示屏、磁鐵及供電電源。操作時，首先由操作者手持鉆孔定位器，并將其放置工件表面；然后根據工件背面盲孔中磁鐵的場強分布在定位顯示屏上的移動指向進行粗定位；當手持鉆孔定位器與磁鐵基本能實現對中時，接著利用真空吸盤系統吸附在工件上再進行精確定位。因此，該裝置在定位過程中具有很大隨機性。同時，該系統在定位過程中需要較大的作業空間，而翼身對接只是一個寬度為50～80毫米的窄帶，顯然精定位時存在吸盤安裝問題。?

發明內容

本發明的目的是克服現有自動制孔系統、盲孔定位裝置的技術不足，提出了一種盲孔定位效率高、自動化程度高、操作方便的翼身對接自動制孔系統及方法，尤其適合于翼身對接件為難加工材料的高精度孔系的自動制孔系統與方法。?

一種翼身對接自動制孔系統，其特征在于：該系統包括用于盲孔定位的孔定位單元，便于搬運的可移車體，安裝于可移車體上頂面的法矢調姿機構，還包括安裝在法矢調姿機構動平臺上的法矢檢測單元和制孔單元，以及一個用于整個系統集中控制的中央控制單元，其中：?

(1)上述孔定位單元，包括吸盤、安裝于吸盤上的罩殼、通過一組周向與徑向運動機構安裝于罩殼上的磁傳感器，還包括一個與周向與徑向運動機構相連的運動控制指令分析生成模塊、一個與磁傳感器相連的磁場檢查數據分析處理模塊，以及一個固定在磁傳感器上的打標裝置；?

(2)上述法矢調姿機構包括可實現X、Y方向移動的工作臺與安裝于工作臺上可實現X、Y兩向轉動、Z向移動的三桿并聯平臺。?

(3)上述法矢檢測單元包括一個圖像對中傳感器、以及位于同一圓上三等?分處的三個光學位移傳感器；?

(4)上述制孔單元為傳統鉆孔裝置或螺旋銑孔裝置。?

一種基于上述翼身對接自動制孔系統的制孔方法，其特征在于包括以下步驟：?

步驟1、利用孔定位單元采用磁定位原理確定盲孔在翼身外表面的投影位置，并作標志點，具體過程如下：?

(1)、在盲孔中放置磁體粗略估計磁體的位置，將孔定位單元安放在翼身對接的外表面，并確保孔定位單元中的磁傳感器能檢測到磁場信號；?