[发明专利]一种飞机大部件精确入位的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种飞机大部件精确入位装置及其方法。

背景技术

传统飞机装配采用大量型架和夹具进行夹紧和定位，以模拟量形式传递零部件的形状和尺寸，已成为我国飞机制造过程中最薄弱的环节。目前国外蓬勃发展的飞机数字化装配技术是基于数字化标准工装技术、数字化模拟仿真技术、激光跟踪测量技术、数字化定位技术、协同控制技术等多种先进技术的综合。在数字化环境下，传统的人工对接平台已被用计算机控制的数字化定位器、激光跟踪定位系统组成的柔性对接平台所取代。

在飞机数字化装配过程中，固接于机身、机翼等大部件上的工艺球头和定位器顶部的球托构成球铰副，工艺球头可以在球托中自由转动，从而满足大部件的空间位姿调整要求。如何保证机身、机翼等大部件初始入位时工艺球头和球托充分接触，保证后续调姿、对接装配中不产生附加的装配应力是一个技术难题。

就工艺球头的入位来说，一种可以选择的方法是针对每个飞机大部件，人工预先测量球头的中心位置，然后，定位器控制系统自动跟踪这一空间位置，从而解决球头进入球托的入位问题。很明显，只有能够保证飞机大部件入位前的支撑状态稳定，这种方法才有效，但缺点是对跟踪仪的布局要求高，对人工操作也有较高要求，自动化程度一般。

相反，本发明提出的飞机大部件精确入位装置能够有效地解决球头的自动入位问题，而人工介入的操作只需要用初始入位手轮将定位器手摇到球头能够进入球托的初始位置，容易操作和控制。这样实现球头自动入位，能够确保定位器对飞机大部件构成有效支撑且不带来侧向应力，使调姿工作精度高、安全性好，在飞机数字化装配中具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种飞机大部件精确入位装置及其方法。

飞机大部件精确入位装置包括传感器固定支架、直线位移传感器、球托、压板、发射器支架、激光发射器、定位器、锁紧方销、气缸、活塞杆、快换接头、速度控制阀、定位器托板，定位器上固定有定位器托板，定位器托板上安装有传感器固定支架，传感器固定支架上安装有4个直线位移传感器，其安装方向与定位器的X、Y运动方向重合，定位器托板上部设有压板，压板顶部装有发射器支架，发射器支架上安装有多个激光发射器，定位器托板内部安装有球托，球托与定位器托板上的内孔过盈装配连接，定位器托板外侧装有多个气缸，气缸的活塞杆和锁紧方销相连，气缸上设有快换接头、速度控制阀。

所述的定位器上设有初始入位手轮，所述的初始入位手轮型号为EUCHNER086180。所述的直线位移传感器型号为MINOR KTR-10。所述的直线位移传感器采用的I/O模块型号为Slice I/O 6006。所述的激光发射器和直线位移传感器共用24V直流电源。所述的定位器托板外侧安装有多个气缸，压缩空气推动活塞杆沿缸体轴线方向运动，驱动锁紧方销对工艺球头执行压紧或松开操作。

飞机大部件精确入位的方法包括如下步骤：

1)手持工艺球头7放入定位器球托3中，读取直线位移传感器2的位移值，重复3-5次，取直线位移传感器的平均值，并记为工艺球头相对于球托准确入位的标定值；

2)测量工艺球头的直径和直线位移传感器间距；

3)将标定值、工艺球头直径和直线位移传感器间距作为初始条件输入计算机；

4)在激光发射器6光柱引导下，用初始入位手轮沿X、Y方向操控定位器9使得飞机大部件上的工艺球头7落入由激光发射器6发射光柱构成的圆形包络内，然后沿Z向驱动定位器9上升完成工艺球头7相对于球托3的初步定位；

5)初始入位手轮操控定位器9沿Z向继续上升直至工艺球头无干涉触碰到至少1个直线位移传感器；

6)定位器9控制系统按照程序移动定位器至触碰到3或4个直线位移传感器；

7)根据直线位移传感器位移值及其间距，用几何方法计算工艺球头7的球心坐标；

8)将定位器下降至工艺球头与直线位移传感器的滚珠测头相脱离；

9)根据工艺球头的球心坐标及定位器的当前位置，驱动定位器使得球托和工艺球头的球心沿X、Y方向对中；

10)驱动定位器沿Z轴向上升至安全高度，即工艺球头和球托留有一安全距离，该距离可避免工艺球头和球托发生干涉；

11)在安全高度处，计算球托和工艺球头的球心偏差；

12)检测球托和工艺球头的球心偏差是否在设定的误差限内，若不满足则重复步骤7)至步骤12)；

13)驱动定位器沿Z向上升至完全入位。

所述的定位器9控制系统按照程序移动定位器至触碰到3或4个直线位移传感器步骤：