[發(fā)明專利]一種機翼前襟裝配柔性工裝控制系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410840517.1
• 申請日: 2014-12-29
• 公開（公告）號: CN104678900A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設計）人: 王仲奇;胡玉龍;梁青霄;任聰;李桂香;李西寧;李金達;戴衛(wèi);康永剛;李衛(wèi)平
• 申請（專利權）人: 西北工業(yè)大學;中航飛機股份有限公司西安飛機分公司
• 主分類號: G05B19/414
• 分類號: G05B19/414
• 代理公司: 西北工業(yè)大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術領域

本發(fā)明涉及飛機制造與工藝裝備及自動控制領域，具體地說,涉及一種機翼前襟裝配柔性工裝控制系統(tǒng)。

背景技術

飛機數(shù)字化柔性裝配技術是作為裝配對象的航空產(chǎn)品本身特征，基于飛機產(chǎn)品數(shù)字化定義，通過對飛機柔性裝配流程、數(shù)字化裝配技術、裝配工裝設計、裝配工藝優(yōu)化、自動定位與控制技術、數(shù)字化測量、自動鉆孔、伺服控制與夾持，實現(xiàn)飛機零部件快速精確的定位和裝配技術。

發(fā)明專利CN102001451A中公開了“一種基于四個數(shù)控定位器、調(diào)姿平臺和移動托架的飛機部件調(diào)姿、對接系統(tǒng)及方法”。系統(tǒng)包括移動托架、調(diào)姿平臺、數(shù)控定位器、數(shù)控定位器組導軌、上位機、球鉸連接和激光跟蹤儀。調(diào)姿、對接步驟為:1)將移動托架固定在調(diào)姿平臺并用數(shù)控定位器支撐；2)機身段入位；3)建立現(xiàn)場裝配坐標系和固結(jié)在機身段上的局部坐標系；4)測量并計算機身段A的當前姿態(tài)；5)數(shù)控定位器運動路徑規(guī)劃；6)機身段A姿態(tài)調(diào)整；7)測量對接孔坐標并計算機身段B的目標位姿；8)計算機身段B的當前位姿；9)機身段B姿態(tài)調(diào)整；10)機身段對接；11)系統(tǒng)復位；12)撤離移動托架。該系統(tǒng)及方法能實現(xiàn)飛機部件的數(shù)字化調(diào)姿和對接；適應性強；但無法應對多種型號類似的飛機部件裝配，其柔性制造能力差，無法實現(xiàn)機翼前襟數(shù)字化柔性裝配。

專利CN201966855U中涉及一種“基于EtherCAT網(wǎng)絡的交流伺服控制系統(tǒng)”，包括支持EtherCAT協(xié)議的主站和多個從站，主站和多個從站相串聯(lián)組成網(wǎng)段,并且主站位于網(wǎng)段的一端；支持EtherCAT協(xié)議的伺服驅(qū)動器和交流伺服電機；其中，每一從站對應一伺服驅(qū)動器和一交流伺服電機，三者相串聯(lián)。系統(tǒng)中各組成部分均可支持EtherCAT協(xié)議，從而實現(xiàn)基于EtherCAT的伺服控制。使系統(tǒng)具有網(wǎng)絡拓撲結(jié)構靈活，系統(tǒng)配置簡單，高速、高效數(shù)據(jù)通信率的優(yōu)勢。該系統(tǒng)僅限于通過EtherCAT網(wǎng)絡對伺服電機進行控制，難以實現(xiàn)基于光柵尺反饋的全閉環(huán)伺服控制。

發(fā)明專利CN202033637U中公開了“一種壓力機的伺服控制系統(tǒng)”，驅(qū)動單元的輸出電源端口與伺服電機連接，運動控制器的輸出端口通過SSCNETIII高速光纜與驅(qū)動單元的輸入端口連接且進行高速串行通訊，運動控制器的輸入端與擴展基板連接，I/O混合模塊及檢測滑塊位置量的高速計數(shù)模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊安裝在擴展基板上；PLC輸入端子排及PLC輸出端子排分別接入I/O混合模塊；角度傳感器安裝在壓力機曲軸的端部，其信號線接入高速計數(shù)模塊并將曲軸轉(zhuǎn)過角度信號提供給高速計數(shù)模塊；磁致伸縮位移傳感器的活動磁環(huán)固定連接在壓力機滑塊上，其信號線接入模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊并將滑塊位移量信號提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。該控制系統(tǒng)直接檢測滑塊位移量，形成閉環(huán)且檢測分辨率可達0.01mm。該控制系統(tǒng)雖然伺服精度控制高，但伺服控制自由度低，難以用于復雜的伺服控制系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術中存在的機翼前襟裝配時，使用一套剛性工裝不能滿足多種機翼前襟裝配的問題，本發(fā)明提出一種機翼前襟裝配柔性工裝控制系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:機翼前襟裝配柔性工裝控制系統(tǒng)，通過運動控制器控制SERCOS-III總線節(jié)點上的單軸伺服電機，實現(xiàn)整套機翼前襟裝配柔性工裝的運動控制，進行機翼前襟的數(shù)字化裝配，其特點是:控制系統(tǒng)包括與數(shù)字化柔性工裝、激光跟蹤儀和機器人制孔系統(tǒng)集成接口及軟件集成平臺，上層集成控制軟件實現(xiàn)各系統(tǒng)協(xié)調(diào)運行；控制命令和狀態(tài)返回信息實時在控制器和執(zhí)行器單元之間進行交互,當上位機發(fā)送控制命令后，下位執(zhí)行單元實時響應，現(xiàn)場設備的狀態(tài)信息實時反饋給上位機；數(shù)字化柔性工裝各軸為分布式的運動控制，由工控機對柔性工裝若干個軸進行控制，其中每個軸均實現(xiàn)單獨點位控制，各軸最大運行速度為0.02m/s，最大加速度為0.01m/s2；每個軸配有光柵尺測得實際位置信號，反饋給控制系統(tǒng)，實現(xiàn)各軸的全閉環(huán)控制；具體步驟如下:

(1)用戶在工控機選擇裝配工藝，工控機的后臺自動提取工藝參數(shù)，包括裝配工藝的邏輯控制參數(shù)，坐標轉(zhuǎn)換后的運動控制參數(shù),裝配工藝的邏輯控制參數(shù)由工控機控制，運動控制參數(shù)通過TCP/IP網(wǎng)絡傳遞至運動控制器中；

(2)在運動控制器中，由TCP/IP網(wǎng)絡通信模塊傳遞來的運動控制參數(shù)通過運動控制模塊的處理，生成全閉環(huán)伺服運動單元的運動參數(shù)，并通過SERCOS-III網(wǎng)絡通信模塊將命令傳遞至驅(qū)動器1#、驅(qū)動器2#直至驅(qū)動器26#；

(3)由若干個全閉環(huán)伺服運動單元通過驅(qū)動相應的柔性定位器,實現(xiàn)飛機機翼前襟裝配件的定位；