[实用新型]翼身对接自动制孔系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种翼身对接自动制孔系统，属于作业运输技术领域。 

背景技术

对接制孔是翼身对合装配的关键环节，制孔效率直接制约飞机总装周期，而制孔质量也将直接影响连接结构件的抗疲劳性能。尤其伴随航空结构件向着薄壁化、整体化和复杂化方向发展，整机结构长寿命、高质量、高效率等方面的要求，加以复合材料、钛合金等难加工材料的用量大幅度增加，使装配制孔比以往要求更高、更精。 

翼身对接制孔由于受到加工部位不易定位与装夹、作业环境狭小、倒立制孔不便等因素的影响，目前它的制孔方式多采用传统的手工钻削。同时，由于制孔过程中难以准确实现盲孔对接，该操作需要通过一系列“预制底孔-扩孔-铰孔”的复杂工序流程，加之孔位法矢检测受人控误差较大等因素的困扰，使制孔质量稳定性较差，作业效率也较低。因此，迫切需要研制翼身对接制孔自动化装备。 

在飞机装配自动制孔方面，目前基于机器人制孔技术的应用较为成熟。如美国Electroimpact公司成功开发了一种柔性轨道制孔系统，即柔性轨道机器人+制孔末端执行器+监测及标定系统，工作时载有制孔末端执行器与检测标定系统的柔性轨道机器人是通过柔性轨道的真空杯吸附在工件上。再有西班牙Fatronic Tecnalia公司也研发了一种基于爬行机器人的自动制孔系统，即采用自主爬行机器人+制孔末端执行器+监测及标定系统，它是通过带有真空吸盘的自主爬行机器人在监控及标定系统的协助下将制孔末端执行器送至指定位置。两种自动制孔系统因采用了真空吸附技术，要求工件表面相对平整且曲率变化较小，因而主要用于大飞机的大型工件或部件的加工。此外，中国申请(专利)号200810121353.1公布了一种应用于飞机辅助装配的工业机器人切削加工系统及 方法，该系统是由工业机械臂+制孔末端执行器+监测及标定系统组成。由于机械臂可具有多自由度，此类自动制孔系统能适合于工件表面复杂、制孔位置精度较高的加工，但需提供机械臂足够的工作空间。对翼身对接制孔而言，上述的三种机器人型自动制孔系统显然不能满足作业环境要求，而且三种自动制孔系统均未涉及翼身对接装配中盲孔定位问题。 

在盲孔对接制孔定位上，美国Grand Pacific公司提供了一种蒙皮盲孔定位系统，主要包括一套传感器、钻孔定位器、真空吸盘系统、定位显示屏、磁铁及供电电源。操作时，首先由操作者手持钻孔定位器，并将其放置工件表面；然后根据工件背面盲孔中磁铁的场强分布在定位显示屏上的移动指向进行粗定位；当手持钻孔定位器与磁铁基本能实现对中时，接着利用真空吸盘系统吸附在工件上再进行精确定位。因此，该装置在定位过程中具有很大随机性。同时，该系统在定位过程中需要较大的作业空间，而翼身对接只是一个宽度为50～80毫米的窄带，显然精定位时存在吸盘安装问题。 

发明内容

本发明的目的是克服现有自动制孔系统、盲孔定位装置的技术不足，提出了一种盲孔定位效率高、自动化程度高、操作方便的翼身对接自动制孔系统及方法，尤其适合于翼身对接件为难加工材料的高精度孔系的自动制孔系统与方法。 

一种翼身对接自动制孔系统，其特征在于：该系统包括用于盲孔定位的孔定位单元，便于搬运的可移车体，安装于可移车体上顶面的法矢调姿机构，还包括安装在法矢调姿机构动平台上的法矢检测单元和制孔单元，以及一个用于整个系统集中控制的中央控制单元，其中： 

(1)上述孔定位单元，包括吸盘、安装于吸盘上的罩壳、通过一组周向与径向运动机构安装于罩壳上的磁传感器，还包括一个与周向与径向运动机构相连的运动控制指令分析生成模块、一个与磁传感器相连的磁场检查数据分析处理模块，以及一个固定在磁传感器上的打标装置； 

(2)上述法矢调姿机构包括可实现X、Y方向移动的工作台与安装于工作台上可实现X、Y两向转动、Z向移动的三杆并联平台。 

(3)上述法矢检测单元包括一个图像对中传感器、以及位于同一圆上三等 分处的三个光学位移传感器； 

(4)上述制孔单元为传统钻孔装置或螺旋铣孔装置。 

一种基于上述翼身对接自动制孔系统的制孔方法，其特征在于包括以下步骤： 

步骤1、利用孔定位单元采用磁定位原理确定盲孔在翼身外表面的投影位置，并作标志点，具体过程如下： 

(1)、在盲孔中放置磁体粗略估计磁体的位置，将孔定位单元安放在翼身对接的外表面，并确保孔定位单元中的磁传感器能检测到磁场信号；