[發明專利]一種視覺圖像引導的航空發動機數控安裝方法

有效

• 申請號: 201410208528.8
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN103970067A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 高航;盛賢君;趙哲;孫怡;姜濤;劉學術;劉國;李明偉
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G05B19/18
• 分類號: G05B19/18;B64F5/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 侯明遠

技術領域

本發明屬于安裝自動化技術領域，涉及一種視覺圖像引導的航空發動機數控安裝方法。

背景技術

由于航空發動機體積和自重大、安裝空間狹小，且外部結構復雜又不允許有任何的碰撞，由此給現代飛機發動機的高精度、高效率制造和維修帶來了極大的困難和挑戰。目前我國航空發動機的安裝作業仍采用傳統的人工安裝模式，主要存在以下不足之處：(1)安裝過程檢測依靠人工經驗，技術手段落后且易產生反復的誤操作；(2)發動機調姿精度低，難以實現發動機安裝時位姿的精密調整；(3)安裝設備機動性差，需要利用人力或拖車將其拖運到安裝位置；(4)自動化程度差，需要多名安裝人員協同操作，安裝效率低。

本發明申報人已申請專利：(1)一種飛機發動機安裝作業用數控電動架車，申請號為201310097888.0；(2)一種飛機發動機安裝用多軸調姿平臺，申請號為201310098161.4；(3)一種基于圖像傳感技術的空間目標特征識別裝置，申請號為201310086688.5。雖然數控電動架車提供了航空發動機的自動化安裝手段，但缺少針對數控電動架車有效的數控安裝方法，使得發動機自動化安裝工作的開展難以順利進行。

發明內容

本發明的目的是針對現有大尺寸航空發動機安裝存在的對準困難、安裝精度低、自動化程度低等問題，提供一種航空發動機自動化數控安裝方法，從而實現飛機發動機的安全、準確、高效的數字化安裝作業。

本發明的技術方案是：一種航空發動機5數控安裝系統，由數控電動架車1、多軸調姿平臺2、位姿監測平臺3——空間目標特征識別裝置、監視攝像頭4、數字控制系統組成，可同時在分別安裝左右航空發動機5時使用。

本發明各部分機構布置如下：(1)數控電動架車1位于發動機安裝艙6的后方；(2)多軸調姿平臺2位于數控電動架車1上；(3)位姿監測平臺3位于發動機安裝艙6內部的前方；(4)監視攝像頭4位于數控電動架車1的前方兩側。

飛機發動機安裝作業用數控電動架車1，包括多軸調姿平臺2、長軸進給機構、車體轉動機構、液壓支腿、電動車，而多軸調姿平臺2包括縱向平移機構、水平轉臺機構、升降俯仰機構。可實現航空發動機5X、Y、Z軸方向的位移調整和A、B、C軸方向的轉動調整，其中X、Y、Z、B、C軸為數控調控，A軸為人工調控，而液壓支腿可實現數控電動架車1Z軸方向的液壓升降，采用電力驅動進行駕駛。

位姿監測平臺3采用高速的圖像識別測量技術，用于采集航空發動機5和發動機安裝艙6的相對位置數據信息：航空發動機5與發動機安裝艙6兩軸線B軸方向偏移角度θ_b與C軸方向偏移角度θ_c、軸心Y軸方向偏移量y與Z軸方向偏移量z。

監視攝像頭4用于監視安裝過程中航空發動機5和發動機安裝艙6的安裝間隙，一旦小于容許的最小安裝間隙λ時，立刻發出報警信號起到安全保護的作用。

航空發動機5安裝前的軸心對準工作分為粗對準和精對準：(1)安裝前根據位姿監測平臺3提供的航空發動機5相對位置信息，操作電動車進行航空發動機5與發動機安裝艙6的水平對準，并使數控電動架車1與發動機安裝艙6大致平行，然后操作液壓支腿進行其豎直對準，位置誤差控制在ε₀以內；(2)操作多軸調姿平臺2進行航空發動機5與發動機安裝艙6兩軸線B軸方向偏移角度Δθ_b與C軸方向偏移角度Δθ_c的對準，角度誤差控制在ζ₁以內，然后進行軸心Y軸方向偏移量Δ_y與Z軸方向偏移量Δ_z的對準，位置誤差控制在ε₁以內。

航空發動機5的安裝作業是不斷實現航空發動機5機頭端面軸心法向量和與之相切發動機安裝艙6所在平面內軸心法向量的重合過程，利用數控電動架車1的長軸進給機構和多軸調姿平臺2的升降俯仰機構對航空發動機5機頭端面軸心法向量的X軸方向偏移量x、Z軸方向偏移量z與B軸方向偏移角度θ_b進行聯動調姿控制，可實現兩法向量的重合，從而完成航空發動機5的安裝工作。

其中，為了實現航空發動機5機頭端面軸心法向量的位移控制，多軸調姿平臺2的升降俯仰機構對航空發動機5Z軸方向的偏移量z需要進行變量轉換，其計算公式如下：

z＝h_z+h_θ+δ+Δ

式中：h_z——平臺豎直升降的高度

h_θ——平臺擺動而引起的高度變化

δ——變形而引起的高度變化