飛機(jī)大部件數(shù)字化對接關(guān)鍵技術(shù)研究

徐智峰

摘 要 將飛機(jī)大部件的數(shù)字化進(jìn)行提高，可以將飛機(jī)總裝的柔性不斷提高，還可以提高飛機(jī)總裝的自動化以及數(shù)字化，將生產(chǎn)效率不斷提高。所以要將飛機(jī)的安全設(shè)計不斷進(jìn)行提升，調(diào)整其系統(tǒng)布局以及大部件的對接位姿以及定位的精準(zhǔn)度等，推動飛機(jī)大部件數(shù)字化對接技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞 飛機(jī)大部件;生產(chǎn)效率;自動化;數(shù)字化

前言

在制造飛機(jī)的過程當(dāng)中，有一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，那就是飛機(jī)裝配，數(shù)字量裝配協(xié)調(diào)是大部件數(shù)字化對接的前提，對定位器和測量系統(tǒng)以及集中控制系統(tǒng)等進(jìn)行應(yīng)用，將大部件數(shù)字化對接系統(tǒng)構(gòu)成，但是要依據(jù)一定的技術(shù)要求，對大部件進(jìn)行支撐，對大部件的位姿進(jìn)行調(diào)整，這樣可以將大部件的精準(zhǔn)對接進(jìn)行實現(xiàn)。

1對接系統(tǒng)的總體布局

飛機(jī)大部件數(shù)字化對接系統(tǒng)的整體布局這是一項比較系統(tǒng)性的工程，會涉及很多的因素，比如飛機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計以及大部件對接工藝流程，在布局對接系統(tǒng)的過程當(dāng)中，需要將上述的因素進(jìn)行協(xié)調(diào)，要將對接系統(tǒng)總體布局的科學(xué)性以及合理性進(jìn)行保證。

1.1 分散式對接系統(tǒng)

在對分散對接系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用的過程中，應(yīng)該對分散式布局的方式進(jìn)行應(yīng)用，布局?jǐn)?shù)控定位器，可以對向上支撐以及驅(qū)動的千斤頂式定位器進(jìn)行應(yīng)用，在對定位器以及機(jī)體進(jìn)行連接的過程當(dāng)中，可以使用工藝支撐的方式，對伺服電動機(jī)驅(qū)動定位器進(jìn)行應(yīng)用，在X、Y、Z這三個坐標(biāo)方向上進(jìn)行移動，協(xié)調(diào)多臺定位器，讓多臺定位器聯(lián)合起來，對飛機(jī)的大部件進(jìn)行支撐以及調(diào)整，將飛機(jī)大部件的數(shù)字化對接配置進(jìn)行實現(xiàn)[1]。

1.2 整體托架式對接系統(tǒng)

如果想要對整體托架對接系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，不能直接連接機(jī)體和定位器，定位器需要經(jīng)過托架之后才能連接飛機(jī)部件，對伺服電機(jī)驅(qū)動托架進(jìn)行應(yīng)用，對機(jī)體部位的位姿進(jìn)行調(diào)整。在調(diào)整整體托架式對接系統(tǒng)的過程當(dāng)中，分級部件會均勻的受力，這樣就不會產(chǎn)生很大的變形，可以更好地對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計，在生產(chǎn)線進(jìn)行移動的過程當(dāng)中，就會更加的便利。

2將大部件的對接姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整

在調(diào)整大部件的對接姿態(tài)時，需要對定位器以及控制軟件形成的閉環(huán)控制回路進(jìn)行應(yīng)用，實時的控制整個飛機(jī)大部件的對接過程，這樣可以對大部件的對接姿態(tài)進(jìn)行實時的調(diào)整。對數(shù)字化測量系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，對對接的飛機(jī)大部件的位置精準(zhǔn)的進(jìn)行測量，對多軸數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，驅(qū)動分布式定位器，這樣就可以使其在X、Y、Z這三個坐標(biāo)方向上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)以及移動，將大部件向?qū)游恢眠M(jìn)行移動，并且還要調(diào)整部件的對接姿態(tài)。定位器從實質(zhì)上來說，是一種多運(yùn)動軸機(jī)床，在伺服電機(jī)當(dāng)中設(shè)置旋轉(zhuǎn)編碼器，對伺服電機(jī)進(jìn)行應(yīng)用，對定位器進(jìn)行驅(qū)動，讓其精準(zhǔn)的進(jìn)行運(yùn)動。在驅(qū)動機(jī)構(gòu)當(dāng)中設(shè)置測力傳感器，對對接部件受到的應(yīng)力進(jìn)行測量。如果在對接的過程當(dāng)中，應(yīng)力過大的話，那么就會對部件造成損壞[2]。

3測量以及凈賺測量對接數(shù)字化

在對接飛機(jī)大部件的過程當(dāng)中，對數(shù)字化測量系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，測量大部件的位置，數(shù)字化系統(tǒng)可以和自動定位器共同將閉環(huán)控制系統(tǒng)形成。數(shù)字化測量系統(tǒng)可以對目標(biāo)點(diǎn)信號進(jìn)行捕捉，并且還會處理捕捉到的信號，最終將對接的大部件位置信息形成。對工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行應(yīng)用，將數(shù)字化對控系統(tǒng)以及對接控制系統(tǒng)之間的通信進(jìn)行實現(xiàn)，對接控制系統(tǒng)在接收到位置信息之后，會處理信息數(shù)據(jù)，這樣就可以將大部件的實時姿態(tài)以及位置計算出來，之后再對比計算結(jié)果以及理論結(jié)果，將位姿的誤差得到，將其進(jìn)行換算，最后換算成定位器所需要的移動值。最后將命令下達(dá)，對定位器進(jìn)行調(diào)整，這樣就可以將飛機(jī)大部件對接的精準(zhǔn)性進(jìn)行保證[3]。

4集成控制對接的過程

在進(jìn)行飛機(jī)大部件數(shù)字化對接的過程中，對接過程的集成控制是個非常重要的過程，需要對集成控制軟件進(jìn)行應(yīng)用，將集成控制實現(xiàn)。在集成控制系統(tǒng)當(dāng)中有機(jī)地將多種模塊進(jìn)行了集合，這樣可以在進(jìn)行飛機(jī)大部件數(shù)字化對接的過程當(dāng)中，將數(shù)據(jù)流的暢通流轉(zhuǎn)進(jìn)行保證。將對接流程的規(guī)范性進(jìn)行保證，而且還要實時的調(diào)節(jié)以及檢測大部件的對接姿態(tài)以及定位器的狀態(tài)，這樣可以將姿態(tài)調(diào)節(jié)路徑生成，不僅可以將飛機(jī)部件安全進(jìn)行保證，還可以對多個運(yùn)動軸的聯(lián)動進(jìn)行應(yīng)用，確定定位部件。

測量模塊可以對對接現(xiàn)場的裝配坐標(biāo)系進(jìn)行擬合以及構(gòu)建，而且還可以進(jìn)行空間測量，還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)測量。裝配工藝規(guī)劃以及數(shù)據(jù)管理模塊可以管理任務(wù)以及用戶，對大部件裝配流程進(jìn)行制定，還可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，將工藝報表生成。仿真模塊主要就是在線對接裝配仿真飛機(jī)大部件，對飛機(jī)大部件的可裝配性進(jìn)行在線的評估，而且還可以將仿真結(jié)果作為依據(jù)和評估結(jié)果生成對接路徑。算法模塊就是位姿計算以及規(guī)劃運(yùn)動函數(shù)等。對接過程處理模塊可以將飛機(jī)大部件對接調(diào)資手段進(jìn)行提供，可以進(jìn)行自動調(diào)資以及手動調(diào)資，運(yùn)動控制模塊就是控制定位器運(yùn)動軸的運(yùn)動。

5安全防護(hù)設(shè)計

為了將大部件入位進(jìn)行滿足，將其產(chǎn)生的負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整，對相關(guān)的載荷進(jìn)行承受，需要將飛機(jī)大部件對接系統(tǒng)的強(qiáng)度進(jìn)行保證。在對定位器進(jìn)行設(shè)計的過程當(dāng)中，可以進(jìn)行分析以及計算設(shè)計負(fù)載裕度，在對其進(jìn)行研究的過程當(dāng)中，開展負(fù)載實驗，對其進(jìn)行檢驗。硬件限位可以將設(shè)備的安全有效地進(jìn)行保證，將定位器各個運(yùn)動軸運(yùn)動行程作為依據(jù)，對行程開關(guān)進(jìn)行設(shè)計，將位置限位進(jìn)行實現(xiàn)。定位器運(yùn)動軸運(yùn)動到一定的位置之后就會自動將開關(guān)停止，并且同時還會發(fā)出警報，運(yùn)動控制系統(tǒng)可以對定位器智能的進(jìn)行判斷，判斷其是否達(dá)到一定的位置，是否有電流超載的情況，這樣可以將設(shè)備的安全進(jìn)行保證。

6結(jié)束語

綜上，飛機(jī)大部件數(shù)字化對接技術(shù)這一工程相對比較系統(tǒng)性，需要對很多的因素進(jìn)行考慮，而且在進(jìn)行操作的整個過程當(dāng)中相對比較復(fù)雜。在對其發(fā)展的過程當(dāng)中，要對這項技術(shù)積極地進(jìn)行研究，將國內(nèi)外技術(shù)的交流進(jìn)行加強(qiáng)，將自主創(chuàng)新活動不斷加強(qiáng)，將中國的飛機(jī)制造水平不斷提高。

參考文獻(xiàn)

[1] 林雪竹，李麗娟，曹國華，等.大部件對接中iGPS高精度位姿測量優(yōu)化設(shè)計[J].航空學(xué)報，2015，36（4）：1299-1311.

[2] 王青，鄭飛，任英武，等.基于孔特征約束的飛機(jī)部件位姿優(yōu)化方法[J].計算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2017，23（2）：243-252.

[3] 鄭博，李麗娟，林雪竹，等.飛機(jī)大部件數(shù)字化對接仿真技術(shù)研究[J].制造業(yè)自動化，2017，39（3）：163-166.