[發明專利]一種飛機壁板臥式自動鉆鉚機的運動參數辨識方法

有效

• 申請號: 201610102623.9
• 申請日: 2016-02-24
• 公開（公告）號: CN105678023B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 柯映林;畢運波;李江雄;曲巍崴;董輝躍;黃奇偉
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 鄭紅莉

本發明公開一種飛機壁板臥式自動鉆鉚機的運動參數辨識方法，包括：1)建立設備基坐標系、各運動軸子坐標系及末端TCP坐標系；2)進行運動學分析，建立理想運動學模型和實際運動學模型；并結合兩基坐標系與裝配坐標系的轉換關系，對雙設備末端位姿的描述；3)安裝激光跟蹤儀測量用反射鏡；將激光跟蹤儀放置在適當位置，并根據待辨識運動參數的數目，確定所需測量點的個數；4)改變兩數控定位設備的各運動副變量，計算測量點理論位置坐標和測量點實際位置坐標；5)將各測量點的理論位置坐標與實際位置坐標相匹配，充分考慮自動鉆鉚機雙末端相對位姿精度的要求，構建優化目標函數，并利用L?M算法對兩數控定位設備的運動參數進行同步辨識。

技術領域

本發明涉及飛機裝配技術與裝備領域，尤其涉及一種飛機壁板臥式自動鉆鉚機的運動參數辨識方法。

背景技術

飛機裝配作為飛機制造中極其重要的一環，在很大程度上決定了飛機的最終質量、制造成本和交貨周期，是整個飛機制造過程中的關鍵和核心技術。由于飛機裝配過程中涉及到大量的制孔和緊固件連接過程，因此，制孔與緊固件連接的質量和效率，將成為影響飛機整體裝配質量和效率的重要因素。

飛機壁板臥式自動鉆鉚機是飛機裝配中重要的制孔與緊固件連接設備，能夠自動完成飛機壁板中直徑小于6mm的鉚接孔的定位、制孔、锪窩、除塵、插釘、壓鉚等操作。它由制孔插釘側機床和鐓緊側機床組成，兩側設備通過協同工作實現高質量自動化鉆鉚過程。結合飛機壁板鉚接的質量要求可知，保證自動鉆鉚機中兩側設備末端的協調與相對位姿精度，是保證鉆鉚質量、提高整機裝配質量所不可缺少的一部分。

在飛機壁板臥式自動鉆鉚機的復雜系統中，影響設備整體的協調與工作精度的因素有很多，其中數控定位設備的運動模型誤差是造成末端位姿誤差的重要誤差之一，這不僅會大大降低設備的反解精度，嚴重影響雙定位設備的協調工作，甚至可能導致制孔偏斜、插釘和鉚接過程不協調等嚴重問題，使設備和壁板的受力狀態惡化，甚至破壞鉚釘或壁板。飛機壁板的鉆鉚質量對后續裝配工序也會產生影響，嚴重的會降低整機裝配質量和氣動外形特性，最終縮短其使用壽命。

由于零部件的制造與裝配誤差，實際設備的各子坐標系均存在坐標軸的偏轉誤差。為提高運動學模型的精度，在對設備的運動學分析與建模中引入運動參數，對理想運動學模型進行修正。在當前研究和應用中，多以設備末端的絕對位置誤差最小為優化目標函數，采用各種參數辨識方法得到運動參數值。但該運動參數辨識過程中，僅考慮了單設備的絕對位置精度要求，僅能夠滿足單臺設備對運動模型的修正。

現有飛機壁板臥式自動鉆鉚機是雙設備協同工作的復雜系統，亟需一種便捷準確的方法對雙設備運動參數進行辨識。需充分考慮雙設備末端的相對位姿精度要求，更加準確地實現對雙設備系統運動學模型的修正，從而保證精確的運動學反解與控制，實現高質量自動化鉆鉚，最終提升整機的裝配質量。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明提出一種飛機壁板臥式自動鉆鉚機的運動參數辨識方法，考慮雙定位設備末端的相對位姿精度要求，實現對雙定位設備運動參數的辨識和運動學模型的修正，從而保證精確的運動學反解與控制，實現高質量自動化鉆鉚，最終提升整機的裝配質量。

本發明所采用的具體技術方案如下：

一種飛機壁板臥式自動鉆鉚機的運動參數辨識方法，包括如下步驟：

1)在飛機壁板臥式自動鉆鉚機系統中，建立鐓緊側機床和制孔插釘側機床的設備基坐標系、各運動軸子坐標系及末端TCP坐標系等，其中各坐標系均與其設備基坐標系的坐標軸方向保持一致；

2)對飛機壁板臥式自動鉆鉚機進行運動學分析，建立理想運動學模型；確定兩數控定位設備的運動參數，建立實際運動學模型；并結合兩基坐標系與裝配坐標系的轉換關系，實現在裝配坐標系下對兩數控定位設備末端位姿的描述；