基于感知技術(shù)的飛機(jī)活動(dòng)翼面生產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)研究

蔡繼釗 趙成

摘 要 本文簡(jiǎn)要闡述了一種飛機(jī)活動(dòng)翼面生產(chǎn)線(xiàn)方案，并對(duì)線(xiàn)內(nèi)裝配工裝的自主感知移動(dòng)、行跡路線(xiàn)規(guī)劃以及制孔機(jī)器人自主識(shí)別工裝的方法進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞 自主感知;行跡路線(xiàn);識(shí)別

引言

隨著國(guó)家對(duì)航空技術(shù)重視度的不斷加大，新機(jī)研制任務(wù)進(jìn)入了機(jī)型種類(lèi)多、設(shè)計(jì)制造周期短的時(shí)期，這導(dǎo)致原有的生產(chǎn)資源已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上研制任務(wù)的進(jìn)展，因此國(guó)內(nèi)各大航空公司紛紛建立了飛機(jī)部件裝配生產(chǎn)線(xiàn)，利用制孔機(jī)器人替代人工制孔，從而解放勞動(dòng)力，提高資源利用率，這些裝配生產(chǎn)線(xiàn)的形式主要有移動(dòng)制孔機(jī)器人式和移動(dòng)工裝式;本文以最常見(jiàn)的移動(dòng)工裝式為例，進(jìn)行飛機(jī)活動(dòng)翼面生產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)研究。

傳統(tǒng)生產(chǎn)線(xiàn)普遍存在以下幾種問(wèn)題：

⑴ 移動(dòng)路徑規(guī)劃不合理，經(jīng)常出現(xiàn)產(chǎn)品放置架及辦公柜用地侵占移動(dòng)區(qū)域的情況，導(dǎo)致需要人工臨時(shí)挪移放置架和辦公柜，特別是生產(chǎn)節(jié)拍發(fā)生改變（架外工作、產(chǎn)品缺件等問(wèn)題）的時(shí)候問(wèn)題將會(huì)更加突出，甚至?xí)霈F(xiàn)由于某一產(chǎn)品正在進(jìn)行架外工作而使得其他等待制孔的產(chǎn)品無(wú)法進(jìn)行作業(yè)的情況，極大地增加了人工負(fù)擔(dān)，影響了生產(chǎn)效率。

⑵ 移動(dòng)過(guò)程人工干預(yù)過(guò)多，工裝的移動(dòng)大部分為人工牽引形式，需要2個(gè)以上操作人員進(jìn)行拖動(dòng)，不利于提高資源利用率。

⑶ 制孔機(jī)器人無(wú)法自動(dòng)進(jìn)行工裝識(shí)別，針對(duì)不同產(chǎn)品制孔，需人工調(diào)取制孔程序進(jìn)行作業(yè)，易發(fā)生程序錯(cuò)用造成產(chǎn)品報(bào)廢，因此傳統(tǒng)生產(chǎn)線(xiàn)制孔工序增加了效驗(yàn)環(huán)節(jié)，制孔準(zhǔn)備時(shí)間延長(zhǎng)較多，不利于生產(chǎn)效率的提升。

生產(chǎn)線(xiàn)內(nèi)裝配工裝能夠自主感知移動(dòng)，行跡路線(xiàn)合理并且制孔機(jī)器人能夠自動(dòng)識(shí)別裝配工裝，這將會(huì)極大提高生產(chǎn)效率，因此，針對(duì)基于感知技術(shù)的飛機(jī)活動(dòng)翼面生產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)開(kāi)展研究是非常必要。

1正文

1.1 活動(dòng)翼面生產(chǎn)線(xiàn)職能簡(jiǎn)介

該生產(chǎn)線(xiàn)用于民機(jī)活動(dòng)翼面產(chǎn)品裝配，將滿(mǎn)足10臺(tái)工裝同時(shí)進(jìn)行產(chǎn)品骨架裝配以及架外工作任務(wù)，并能夠?qū)ζ渲腥我?臺(tái)工裝開(kāi)展自動(dòng)制孔作業(yè)，線(xiàn)內(nèi)工裝具備較高自主感知移動(dòng)功能，制孔機(jī)器人能夠自主識(shí)別工裝種類(lèi)從而調(diào)取對(duì)應(yīng)產(chǎn)品的制孔程序[1]。

1.2 工裝自主感知移動(dòng)技術(shù)分析

工裝采用AGV車(chē)托運(yùn)模式，工裝兩端頭各設(shè)置有一輛AGV車(chē)，車(chē)體增加視覺(jué)導(dǎo)航設(shè)備，工裝移動(dòng)操作分為手動(dòng)與自導(dǎo)引兩種模式，手動(dòng)模式采用遙控器操作實(shí)現(xiàn)全向運(yùn)動(dòng)，自導(dǎo)引模式在遙控器上進(jìn)行選擇切換，通過(guò)視覺(jué)導(dǎo)航來(lái)完成，導(dǎo)引精度≤10mm。視覺(jué)導(dǎo)航設(shè)備自動(dòng)導(dǎo)向方式為在行駛路徑上涂刷與地面顏色反差大的油漆或粘貼顏色反差大的色帶，在工裝上安裝有攝圖傳感器將不斷拍攝的圖片與存儲(chǔ)圖片進(jìn)行對(duì)比，偏移量信號(hào)輸出給驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)計(jì)算糾正型架的行走方向，實(shí)現(xiàn)工裝的自主導(dǎo)航。視覺(jué)色帶導(dǎo)航定位精確，靈活性比較好，改變或擴(kuò)充路徑也較容易，路徑鋪設(shè)也相對(duì)簡(jiǎn)單，導(dǎo)引原理同樣簡(jiǎn)單而可靠，便于控制通訊，對(duì)聲光無(wú)干擾。在位置點(diǎn)通過(guò)二維碼定位，得到當(dāng)前的位置信息，用于控制型架走向與動(dòng)作執(zhí)行（拐彎、直行、停止等），從而使得工裝具備自主感知移動(dòng)功能。

1.3 工裝行跡路線(xiàn)規(guī)劃分析

兩套制孔設(shè)備位于生產(chǎn)線(xiàn)左側(cè)，10臺(tái)裝配工裝分為4列按照3-3-2-2進(jìn)行排列，每臺(tái)工裝骨架裝配站位固定不變，由AGV車(chē)按照循跡線(xiàn)托運(yùn)至制孔站位;所有循跡線(xiàn)交叉口處設(shè)有二維碼，供抉擇下一步行進(jìn)路線(xiàn);工裝附近設(shè)有產(chǎn)品架下補(bǔ)加工專(zhuān)用區(qū)域，同時(shí)在某些極特殊時(shí)刻（一側(cè)制孔設(shè)備故障），需要工裝從藍(lán)色區(qū)域平移運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以通過(guò)挪移置物柜等來(lái)完成運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地的清空;每臺(tái)工裝能夠?qū)崿F(xiàn)自由出入，并任意選擇制孔站位，不受制孔設(shè)備損壞、產(chǎn)品架外工作任務(wù)以及辦公放置柜等因素的影響，如圖1。

1.4 工裝自主識(shí)別技術(shù)分析

每臺(tái)工裝在制孔設(shè)備找正孔附近設(shè)置有二維碼，機(jī)器人自動(dòng)制孔設(shè)備末端執(zhí)行器上增加解碼相機(jī)，通過(guò)讀取二維碼內(nèi)信息判斷即將進(jìn)行制孔作業(yè)的工裝裝配哪種產(chǎn)品，繼而調(diào)出正確的制孔程序，同時(shí)操作電腦上顯示出工裝相關(guān)信息，例如：尺寸、重量、名稱(chēng)、設(shè)計(jì)人員、校對(duì)人員、工裝特點(diǎn)、易發(fā)生問(wèn)題的制孔區(qū)域等信息，從而給予機(jī)器人自動(dòng)制孔單元操作人員最大的信息支持;既避免了以往的效驗(yàn)環(huán)節(jié)，提高了生產(chǎn)效率;又能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品精益化裝配，提升產(chǎn)品裝配質(zhì)量。

2結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)一種飛機(jī)活動(dòng)翼面裝配生產(chǎn)線(xiàn)規(guī)劃并結(jié)合傳統(tǒng)生產(chǎn)線(xiàn)所出現(xiàn)的問(wèn)題，研究分析了三種常見(jiàn)問(wèn)題的解決方案;為飛機(jī)裝配生產(chǎn)線(xiàn)提供了新的設(shè)計(jì)思路和方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 常家輝，祁萌，李良琦.裝配機(jī)器人在國(guó)外國(guó)防領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展[J].國(guó)防制造技術(shù)，2018（4）：10-19.