[發明專利]用于非磁性工件組裝的盲孔對接定位系統及方法

無效

• 申請號: 201210211645.0
• 申請日: 2012-06-26
• 公開（公告）號: CN102765063A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 章婷;單以才;李一民;王宏睿;楊小蘭;袁建寧
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: B25B11/00
• 分類號: B25B11/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明公開了一種用于非磁性工件組裝的盲孔對接定位系統及方法，尤其適合非磁性大型工件多盲孔孔系的高效對接定位，屬于無損檢測定位技術領域。

背景技術

隨著現代飛機高速、高機動性能要求的不斷提高，鈦合金、鋁合金、碳纖維復合材料等非磁性輕型材料在航空制造領域的應用越來越廣。作為機身組件的連接紐帶，裝配制孔的質量要求也越來越高。迤今為止，機身大型壁板的組裝制孔技術已經歷了從手工裝配、半機械/半自動化裝配、機械/自動化裝配到柔性裝配的發展歷程。

目前，機器人化制孔以其自動化、柔性化、高精度等優勢，成為了飛機大型工件裝配制孔技術的發展主流。由于加工時受到工件對合調姿、鉆孔沖擊、托架變形及自身弱剛性導致彈性變形等因素的影響，壁板制孔位置（孔的標記點）難以預先確定，必需在制孔前實時測量和計算待加工點的空間位姿。對此，當前主要采取由加工人員現場手工制作孔的標記點，這使制孔的作業效率受到了嚴重影響。因此，如何迅速確定壁板表面孔的標記點，是實現機器人化柔性制孔必須首要解決的技術問題，尤其壁板組裝制孔中盲孔的對接定位更是如此。

發明內容

本發明針對現有非磁性大型工件組裝制孔時孔標記點制作技術存在作業效率低、勞動強度大、工作環境差等方面的不足，提出了一種用于非磁性大型工件組裝制孔的盲孔對接定位系統及方法，尤其適用于非磁性工件多盲孔孔系的自動對接定位。

一種用于非磁性工件組裝的盲孔對接定位系統，其特征在于：該系統包括搬運機構、安裝于搬運機構的打標裝置，以及系統控制器；

上述搬運機構由縱向平移機構、橫向平移機構、縱向微調機構組成；

其中縱向平移機構由縱向柔性導軌組件和縱向滑移組件組成；縱向柔性導軌組件包括一對工字型導軌，工字型導軌底部裝有真空吸盤，頂部嵌有齒條，內部設有與上述真空吸盤互通的氣道，兩側設有縱向滑槽；縱向滑移組件由第一連接板、安裝于第一連接板上的第一驅動電機、經過減速裝置與第一驅動電機相連并與齒條配合的齒輪、安裝于第一連接板與工字型導軌側面的縱向滑槽配合的滑輪組成；

其中橫向平移機構包括安裝于第一連接板的橫向絲桿，安裝于第一連接板的與橫向絲桿一端相連的第二驅動電機，還包括一對安裝于第一連接板上的橫向導軌，通過第二滑塊與橫向導軌配合的第二連接板；第二連接板上安裝有與絲桿相配合的螺母；

其中縱向微調機構包括安裝于第二連接板上的縱向絲桿，安裝于第二連接板與縱向絲桿一端相連的第三驅動電機，安裝于縱向絲桿上的條形螺母；還包括安裝于第二連接板上的縱向滑軌，與滑軌配合的組合滑塊；

上述打標裝置固定于條形螺母和組合滑塊下端，它由打標裝置殼體、打標裝置端蓋，位于打標裝置中心位置的打標機構、以打標機構為中心均勻分布于打標機構四周的柱型磁性傳感器組成；

???上述系統控制器包括磁信息處理模塊、驅動模塊、用于實時顯示打標裝置與工件盲孔內永久磁鐵相互位置的視頻模塊；上述第一驅動電機、第二驅動電機、第三驅動電機與所述驅動模塊相連；上述柱型磁性傳感器與磁信息處理模塊相連。

上述工字型導軌（1111）側面的縱向滑槽下邊沿可以設有通孔，用以增加工字型導軌的柔性。

一種利用所述用于非磁性工件組裝的盲孔對接定位系統實現的盲孔對接定位方法，其特征在于包括以下過程：

A)?首先通過縱向柔性導軌組件將盲孔對接定位系統安裝于外側工件外表面，并將永久磁鐵置于內側工件的待定位盲孔內；

B)?其次，由控制器控制搬運機構的第一驅動電機和第二驅動電機，帶動打標裝置快速趨向置于盲孔內永久磁鐵，直至柱型磁性傳感器能檢測到磁信號為止；

C)?當柱型磁性傳感器檢測到磁信號時，控制器對搬運機構的第一驅動電機和第二驅動電機的控制轉入自動控制狀態，即控制器根據柱型磁性傳感器所測得的磁場信息，轉換生成搬運機構的第一驅動電機和第二驅動電機的運動控制指令；

D)當柱型磁性傳感器組所測得的磁場值大于設定值時，控制器對搬運機構進入微控狀態，即利用第二驅動電機和縱第三驅動電機對打標裝置進行位置精確調整；

E)?當各柱型磁性傳感器測得磁場強度值相互差值小于設定值時，便完成打標裝置與內側工件盲孔的同軸對接，最終由打標裝置在外側工件外表面作下標記點。