[發明專利]使用機器人的用于航空器結構的自動定位和對準方法和系統

有效

• 申請號: 201010593006.6
• 申請日: 2010-12-14
• 公開（公告）號: CN102294589A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 馬科斯·萊安德羅·西莫內蒂;路易斯·貢扎加·特拉巴索
• 申請（專利權）人: 埃姆普里薩有限公司;航空科技研究所
• 主分類號: B23P19/10
• 分類號: B23P19/10;B25J9/08
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 谷惠敏;穆德駿

相關申請的交叉引用

本申請要求2009年12月14日提交的臨時申請no.61/286,295的優先權，其全部內容在此引入以供參考。

有關聯合發起的研究或開發的聲明

N/A

技術領域

在此的技術涉及機器人技術，以及更具體地說，涉及用于例如在使用具有作為定位裝置或結構的關節臂的機器人的結構組裝期間，定位和對準航空器或彼此有關的其他部分的方法和系統。

背景技術

航空器機身能由需要仔細地組裝地一起的若干獨立的部分組成。見圖1。如果航空器大，一些機身部將太重或太龐大而不能由一個或甚至一組工人來提升或定位。因此，用于定位和對準航空器機身部的示例性手動處理通常傳統上由將機身部加載到支座或臺車上組成。支座或臺車用來將機身部移入到用于組裝的位置。

通常，組裝包含定位先前創建或定義的(多個)基準點或其他(多個)基準(例如，參見圖1A中作為基準點的定位孔H1、H2)。基于加工基準計劃，根據所需的對準公差，使用機械設備或用手(見圖1A)能將機身部移動到最佳裝配條件。只要機身部適當地定位，就通過諸如鉚接的適當的緊固技術將它們接合。

使用傳統的手動處理，通過諸如手搖把或氣動馬達的裝置，可以驅動、移動或定位機身部，以便對準、定位、接合并由此組裝這些機身部-見圖1A。這些裝置(例如手搖把或氣動馬達)可以直接附連到機身部或支撐機身部的某種支座上，如臺車。

根據定位和對準的手動傳統處理的一個例子，其是傳統的基于夾具的組裝處理，組件能夠指向硬設備。硬設備的一個例子是在具有相應孔的末端的一個，環繞每一機身部的外周的環。為對準兩個機身部，第一環的孔能夠與第二環的相應孔接合。使用硬設備來指向組件的另一例子如下：第一設備(夾具)的尖頭插入第一機身部的第一定位孔中，并且第二設備(夾具)的尖頭插入第二機身部的第二定位孔中(例如圖1A示出了兩個定位孔H1、H2)。在該例子中，兩個設備是相同的；每一設備在其外部具有孔；然后，為對準兩個機身部件，第一設備的孔能通過銷與第二設備的孔相連。通常為組裝幾何結構的專用方面設計和構建這種硬設備。

并非所有的機身組裝是手動的。例如，存在用于使用笛卡爾機電促動器(Cartesian?mechatronic?actuator)以對準航空器機身的航空器結構的傳統的自動定位和對準系統(見圖2)。由這些系統應用的一種示例性方法由以下組成：

·將機身部加載到支座(或臺車)上

·將(在支座上的)機身部放在將移動支座和機身部兩者的機電促動器上。圖2示出了一種示例性系統，包括四個傳統的笛卡爾機電促動器MA1-MA4、一個機身部FP和控制促動器的一個傳統的CNC-計算機數字控制控制器。

·通過使用圖2中未示出的計量系統MS，測量機身部FP中的一些基準(例子：通過使用激光跟蹤儀或激光雷達，測量機身部的形狀曲率)

·根據對準公差，使用笛卡爾機電促動器MA，將機身部件FP移動到最佳裝配條件，以使一個機身部與另一機身部對準；

·在此之后，通過緊固、鉚接等等，接合機身部；

該示例性傳統的處理的一些細節是：

·使用專用測量(例如計量)系統MS，用于執行所有機身部中的基準的測量

·通過由測量系統MS或其他方式提供的分析軟件，分析測量數據。

通常，用于分析的軟件(其例如在CNC-計算機數字控制，PLC-可編程邏輯控制器或另一計算機上運行)使用機身部的3D圖(例如存儲在數據庫中)及其幾何公差要求來工作。該軟件確定部分的將由機電促動器MA移動的位置(注意：一些部分保持不動，而其他部分被移動)。該軟件在對準前確定其笛卡爾坐標[x，y，z]和姿態角[R，P，Y]，以及還確定哪些必須是這些部分的位置，以實現正確的對準，即，什么是表示最佳裝配的所期望的笛卡爾坐標[x’，y’，z’]和姿態角[R’，P’，Y’]。測量分析軟件為將要移動的每一部分確定兩個位置間的差，以及將該信息發送到計算機數字控制(CNC)，用于控制機電促動器MA(見圖2)。

然后，位置驅動器(由CNC控制的笛卡爾機電促動器MA)以線性方式在X，Y和Z中平滑地移動部分，以及以滾動、俯仰和搖擺(R，P和Y)旋轉部分，由此使用6個自由度執行定位和對準。當執行定位和對準操作時，計量系統MS可以連續地或逐步地監視部分的位置和姿態以及將該信息反饋到在計算機上運行的測量分析軟件。