專利名稱：飛機(jī)機(jī)翼、垂尾水平測(cè)量點(diǎn)打制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種飛機(jī)機(jī)翼、垂尾水平測(cè)量點(diǎn)的打制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
在飛機(jī)機(jī)翼、垂尾的精加工階段，需要對(duì)其上的水平測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行打制，以 便飛機(jī)總裝完成之后進(jìn)行水平位姿的檢査和評(píng)價(jià)。在目前已有的打制工藝中， 首先將飛機(jī)機(jī)翼、垂尾水平放置，由工人手動(dòng)操作安裝于測(cè)量點(diǎn)下方的一系列 彈簧打點(diǎn)器，對(duì)準(zhǔn)蒙皮上的水平測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行沖擊。由于測(cè)量點(diǎn)較多，每個(gè)測(cè)量 點(diǎn)需要一臺(tái)打點(diǎn)器，而且一種打點(diǎn)器的布局設(shè)計(jì)只能解決一個(gè)型號(hào)的飛機(jī)機(jī)翼、 垂尾的測(cè)量點(diǎn)打制，缺乏柔性。此外，打點(diǎn)器占用較多的工作空間，操作、維 護(hù)不方便。
工業(yè)機(jī)器人是目前工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中常見(jiàn)的裝備，它可通過(guò)示教或編程的 方式進(jìn)行控制，因此，工業(yè)機(jī)器人以其靈活性和可達(dá)性，配合各種終端執(zhí)行器 可以實(shí)現(xiàn)各種不同的自動(dòng)化作業(yè)，滿足不同的應(yīng)用需求。比如自動(dòng)化鉆孔、鉚 接、零件定位和運(yùn)輸?shù)?。將工業(yè)機(jī)器人用于飛機(jī)機(jī)翼、垂尾水平測(cè)量點(diǎn)的打制， 可以充分發(fā)揮以上工業(yè)機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)，提高打點(diǎn)作業(yè)的自動(dòng)化水平和效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種飛機(jī)機(jī)翼、垂尾水平測(cè)量 點(diǎn)的打制系統(tǒng)及方法。
飛機(jī)機(jī)翼、垂尾水平測(cè)量點(diǎn)的打制系統(tǒng)包括機(jī)翼、打點(diǎn)裝置、機(jī)器人、機(jī) 器人移動(dòng)底座、機(jī)器人底座導(dǎo)軌、夾緊裝置導(dǎo)軌、調(diào)姿三坐標(biāo)定位器、夾緊裝 置、機(jī)翼調(diào)姿與精加工平臺(tái)、柔性工裝，機(jī)翼調(diào)姿與精加工平臺(tái)上設(shè)有夾緊裝 置導(dǎo)軌、機(jī)器人底座導(dǎo)軌、三個(gè)調(diào)姿三坐標(biāo)定位器、五個(gè)柔性工裝，夾緊裝置 導(dǎo)軌上設(shè)有兩個(gè)夾緊裝置，機(jī)器人底座導(dǎo)軌上設(shè)有機(jī)器人移動(dòng)底座，機(jī)器人移 動(dòng)底座上設(shè)有機(jī)器人，機(jī)器人末設(shè)有打點(diǎn)裝置，機(jī)翼由三個(gè)調(diào)姿三坐標(biāo)定位器、 五個(gè)柔性工裝和兩個(gè)夾緊裝置固持在機(jī)翼調(diào)姿與精加工平臺(tái)上。
所述的打點(diǎn)裝置包括鋼珠、涂色頭、沖桿、快接法蘭、阻尼減震板、氣缸， 快接法蘭通過(guò)阻尼減震板與氣缸相連接，汽缸驅(qū)動(dòng)端依次設(shè)有沖桿、涂色頭和 鋼珠。
飛機(jī)機(jī)翼、垂尾水平測(cè)量點(diǎn)打制的方法包括如下步驟
1 )激光跟蹤儀對(duì)機(jī)翼調(diào)姿與精加工平臺(tái)上若干固定觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)
量，構(gòu)建出全局坐標(biāo)系，獲得機(jī)器人的位姿和水平測(cè)量點(diǎn)的空間坐標(biāo)；
2) 機(jī)器人移動(dòng)底座和機(jī)器人復(fù)位，并將打點(diǎn)裝置正確安裝在機(jī)器人的末端；
3) 根據(jù)機(jī)器人的位姿以及水平測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)，對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路徑進(jìn)行規(guī) 劃，并控制打點(diǎn)裝置到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)下方；
4) 通過(guò)激光跟蹤儀對(duì)打點(diǎn)裝置進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)激光跟蹤儀測(cè)量沖桿的軸 線方向以及沖桿頂點(diǎn)位置，然后由機(jī)器人進(jìn)行校準(zhǔn)，打點(diǎn)裝置定位后，通過(guò)控 制電磁閥執(zhí)行打點(diǎn)動(dòng)作，氣缸的工作氣壓選為0.2 0.3MPa,沖點(diǎn)的同時(shí)涂色頭 依靠彈簧的作用在測(cè)量點(diǎn)處印上藍(lán)色圓環(huán)標(biāo)記。打點(diǎn)裝置與機(jī)器人之間安裝有 阻尼減震板，防止打點(diǎn)時(shí)對(duì)機(jī)器人有過(guò)大的沖擊反力；
5) 打點(diǎn)完成之后，控制機(jī)器人移動(dòng)到下一水平測(cè)量工位，直至任務(wù)完成后 復(fù)位，如果在打點(diǎn)時(shí)發(fā)生機(jī)器人碰撞干涉問(wèn)題，對(duì)運(yùn)動(dòng)路徑進(jìn)行修正。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果(1)工業(yè)機(jī)器人的示教與編程簡(jiǎn) 單，運(yùn)行程序容易修改，使作業(yè)任務(wù)具有相當(dāng)?shù)娜嵝裕?2)機(jī)器人由計(jì)算機(jī)控 制系統(tǒng)控制，提高了作業(yè)效率，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度；(3)打點(diǎn)裝置通過(guò)阻尼 板吸震，減小了對(duì)機(jī)器人的沖擊；(4)利用快換法蘭連接打點(diǎn)裝置與機(jī)器人， 能夠迅速完成打點(diǎn)裝置的安裝與卸載；(5)工業(yè)機(jī)器人重復(fù)精度較高，且通過(guò) 激光跟蹤儀對(duì)打點(diǎn)裝置進(jìn)行空間位姿校正，可以保證打點(diǎn)的精度。


圖1為飛機(jī)機(jī)翼、垂尾水平測(cè)量點(diǎn)打制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的打點(diǎn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖中機(jī)翼1、打點(diǎn)裝置2、機(jī)器人3、機(jī)器人移動(dòng)底座4、機(jī)器人底座導(dǎo) 軌5、夾緊裝置導(dǎo)軌6、調(diào)姿三坐標(biāo)定位器7、夾緊裝置8、機(jī)翼調(diào)姿與精加工 平臺(tái)9、柔性工裝10、鋼珠11、涂色頭12、沖桿13、快接法蘭14、阻尼減震 板15、氣缸16。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，飛機(jī)機(jī)翼、垂尾水平測(cè)量點(diǎn)打制系統(tǒng)包括機(jī)翼1、打點(diǎn)裝置2、 機(jī)器人3、機(jī)器人移動(dòng)底座4、機(jī)器人底座導(dǎo)軌5、夾緊裝置導(dǎo)軌6、調(diào)姿三坐 標(biāo)定位器7、夾緊裝置8、機(jī)翼調(diào)姿與精加工平臺(tái)9、柔性工裝IO，機(jī)翼調(diào)姿與 精加工平臺(tái)9上設(shè)有夾緊裝置導(dǎo)軌6、機(jī)器人底座導(dǎo)軌5、三個(gè)調(diào)姿三坐標(biāo)定位 器7、五個(gè)柔性工裝IO，夾緊裝置導(dǎo)軌6上設(shè)有兩個(gè)夾緊裝置8，機(jī)器人底座導(dǎo) 軌5上設(shè)有機(jī)器人移動(dòng)底座4，機(jī)器人移動(dòng)底座4上設(shè)有機(jī)器人3，機(jī)器人3末 設(shè)有打點(diǎn)裝置2，機(jī)翼l由三個(gè)調(diào)姿三坐標(biāo)定位器7、五個(gè)柔性工裝10和兩個(gè)
夾緊裝置8固持在機(jī)翼調(diào)姿與精加工平臺(tái)9上。
如圖2所示，打點(diǎn)裝置2包括鋼珠11、涂色頭12、沖桿13、快接法蘭14、 阻尼減震板15、氣缸16，快接法蘭14通過(guò)阻尼減震板15與氣缸16相連接， 汽缸驅(qū)動(dòng)端依次設(shè)有沖桿13、涂色頭12、鋼珠ll。
飛機(jī)機(jī)翼、垂尾水平測(cè)量點(diǎn)打制方法包括如下步驟
1) 激光跟蹤儀對(duì)機(jī)翼調(diào)姿與精加工平臺(tái)9上若干固定觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行測(cè) 量，構(gòu)建出全局坐標(biāo)系，獲得機(jī)器人的位姿和水平測(cè)量點(diǎn)的空間坐標(biāo)；
2) 機(jī)器人移動(dòng)底座4和機(jī)器人3復(fù)位，并將打點(diǎn)裝置2正確安裝在機(jī)器人 3的末端；
3) 根據(jù)機(jī)器人3的位姿以及水平測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)，對(duì)機(jī)器人3的運(yùn)動(dòng)路徑進(jìn) 行規(guī)劃，并控制打點(diǎn)裝置2到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)下方；
4) 通過(guò)激光跟蹤儀對(duì)打點(diǎn)裝置2進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)激光跟蹤儀測(cè)量沖桿13 的軸線方向以及沖桿頂點(diǎn)位置，然后由機(jī)器人進(jìn)行校準(zhǔn)，打點(diǎn)裝置定位后，通 過(guò)控制電磁閥執(zhí)行打點(diǎn)動(dòng)作，氣缸16的工作氣壓選為0.2 0.3MPa，高硬度鋼珠 11 (GCrl5)可在機(jī)翼上沖出半徑0.2 0.3mm的點(diǎn)，同時(shí)涂色頭12依靠彈簧的 作用在測(cè)量點(diǎn)處印上外徑為12mm，內(nèi)徑為6.5mm的醒目藍(lán)漆圓環(huán)。打點(diǎn)裝置2 與機(jī)器人3之間安裝有硅膠材料的阻尼減震板15，防止打點(diǎn)時(shí)對(duì)機(jī)器人有過(guò)大 的沖擊反力；
5) 打點(diǎn)完成之后，控制機(jī)器人3移動(dòng)到下一水平測(cè)量工位，直至任務(wù)完成 后復(fù)位，如果在打點(diǎn)時(shí)發(fā)生機(jī)器人3碰撞干涉問(wèn)題，對(duì)運(yùn)動(dòng)路徑進(jìn)行修正。
權(quán)利要求
1. 一種飛機(jī)機(jī)翼、垂尾水平測(cè)量點(diǎn)打制系統(tǒng)，其特征在于包括機(jī)翼(1)、打點(diǎn)裝置(2)、機(jī)器人(3)、機(jī)器人移動(dòng)底座(4)、機(jī)器人底座導(dǎo)軌(5)、夾緊裝置導(dǎo)軌(6)、調(diào)姿三坐標(biāo)定位器(7)、夾緊裝置(8)、機(jī)翼調(diào)姿與精加工平臺(tái)(9)、柔性工裝(10)，機(jī)翼調(diào)姿與精加工平臺(tái)(9)上設(shè)有夾緊裝置導(dǎo)軌(6)、機(jī)器人底座導(dǎo)軌(5)、三個(gè)調(diào)姿三坐標(biāo)定位器(7)、五個(gè)柔性工裝(10)，夾緊裝置導(dǎo)軌(6)上設(shè)有兩個(gè)夾緊裝置(8)，機(jī)器人底座導(dǎo)軌(5)上設(shè)有機(jī)器人移動(dòng)底座(4)，機(jī)器人移動(dòng)底座(4)上設(shè)有機(jī)器人(3)，機(jī)器人(3)末設(shè)有打點(diǎn)裝置(2)，機(jī)翼(1)由三個(gè)調(diào)姿三坐標(biāo)定位器(7)、五個(gè)柔性工裝(10)和兩個(gè)夾緊裝置(8)固持在機(jī)翼調(diào)姿與精加工平臺(tái)(9)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)翼、垂尾水平測(cè)量點(diǎn)打制系統(tǒng)，其特征在 于所述的打點(diǎn)裝置(2)包括鋼珠(11)、涂色頭(12)、沖桿(13)、快接法蘭(14)、阻尼減震板(15)、氣缸(16)，快接法蘭(14)通過(guò)阻尼減震板(15) 與氣缸(16)相連接，汽缸驅(qū)動(dòng)端依次設(shè)有沖桿(13)、涂色頭(12)和鋼珠(11)。
3. —種使用權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的飛機(jī)機(jī)翼、垂尾水平測(cè)量點(diǎn)打制方法， 其特征在于包括如下步驟1) 激光跟蹤儀對(duì)機(jī)翼調(diào)姿與精加工平臺(tái)(9)上若干固定觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn) 行測(cè)量，構(gòu)建出全局坐標(biāo)系，獲得機(jī)器人的位姿和水平測(cè)量點(diǎn)的空間坐標(biāo)；2) 機(jī)器人移動(dòng)底座(4)和機(jī)器人(3)復(fù)位，并將打點(diǎn)裝置(2)正確安 裝在機(jī)器人(3)的末端；3) 根據(jù)機(jī)器人(3)的位姿以及水平測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)，對(duì)機(jī)器人(3)的運(yùn)動(dòng) 路徑進(jìn)行規(guī)劃，并控制打點(diǎn)裝置(2)到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)下方；4) 通過(guò)激光跟蹤儀對(duì)打點(diǎn)裝置(2)進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)激光跟蹤儀測(cè)量沖 桿(13)的軸線方向以及沖桿頂點(diǎn)位置，然后由機(jī)器人進(jìn)行校準(zhǔn)，打點(diǎn)裝置(2) 定位后，通過(guò)控制電磁閥執(zhí)行打點(diǎn)動(dòng)作，氣缸(16)的工作氣壓選為0.2 0.3MPa, 沖點(diǎn)的同時(shí)涂色頭(12)依靠彈簧的作用在測(cè)量點(diǎn)處印上藍(lán)色圓環(huán)標(biāo)記。打點(diǎn) 裝置(2)與機(jī)器人(3)之間安裝有阻尼減震板(15),防止打點(diǎn)時(shí)對(duì)機(jī)器人有 過(guò)大的沖擊反力；5) 打點(diǎn)完成之后，控制機(jī)器人(3)移動(dòng)到下一水平測(cè)量工位，直至任務(wù) 完成后復(fù)位，如果在打點(diǎn)時(shí)發(fā)生機(jī)器人(3)碰撞干涉問(wèn)題，對(duì)運(yùn)動(dòng)路徑進(jìn)行修 正。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種飛機(jī)機(jī)翼、垂尾水平測(cè)量點(diǎn)的打制系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)采用工業(yè)機(jī)器人操持具有減震功能的氣缸驅(qū)動(dòng)的沖桿式打點(diǎn)裝置，對(duì)機(jī)翼上的水平測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行打制，機(jī)翼由調(diào)姿三坐標(biāo)定位器、柔性工裝和夾緊裝置固持在機(jī)翼調(diào)姿與精加工平臺(tái)上的。打制時(shí)首先通過(guò)激光跟蹤儀構(gòu)建出全局坐標(biāo)系，獲得機(jī)器人的位姿和水平測(cè)量點(diǎn)的空間坐標(biāo)，然后對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路徑進(jìn)行規(guī)劃，控制打點(diǎn)裝置到達(dá)目標(biāo)位置，再通過(guò)激光跟蹤儀對(duì)打點(diǎn)裝置進(jìn)行校準(zhǔn)，最后通過(guò)控制電磁閥執(zhí)行打點(diǎn)動(dòng)作。沖點(diǎn)的同時(shí)涂色頭依靠彈簧的作用在測(cè)量點(diǎn)處印上藍(lán)色圓環(huán)標(biāo)記。本發(fā)明使用工業(yè)機(jī)器人提高了作業(yè)效率，作業(yè)任務(wù)也具有相當(dāng)?shù)娜嵝?；且工業(yè)機(jī)器人重復(fù)精度較高，保證了打點(diǎn)的精度。
文檔編號(hào)G01C15/02GK101387517SQ20081012175
公開日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2008年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月17日
發(fā)明者余進(jìn)海, 姚寶國(guó), 屠志明, 斌 張, 強(qiáng) 方, 李江雄, 楊衛(wèi)東, 柯映林, 畢運(yùn)波, 秦龍剛, 黃浦縉 申請(qǐng)人:浙江大學(xué);成都飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司