[发明专利]一种曲面零件法向铆接的伺服控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及曲面零件的铆接领域，特别是小曲率薄壁件法向铆接领域。 

背景技术

小曲率双曲度薄壁钣金件、复合材料零件法向姿态检测调整方法是集检测技术、模糊控制技术、伺服技术于一体的产品，通过多个传感器检测曲面零件于工作头之间的距离，在可编程控制器中转换成数字信号，根据传感器检测位置和执行机构动作方式，编制合理、可靠、安全的软件来进行处理，控制相应伺服执行机构动作，最终使得曲面零件加工点与工作头处于法向状态，保证曲面零件加工质量。现有技术中，曲面零件法向姿态检测调整方法主要有三种：多点检测循环扫描零件调整控制、四点检测对应软吊链驱动控制、三点检测多轴联动调整控制。这三种自动钻铆托架系统各有优缺点。多点检测循环扫描零件调整控制理论上可以有很高的法向精度，但实际调整时间过长、对零件曲度要求较高、程序控制过于复杂，存在有长期振荡的可能性，没有实际应用效果。四点检测对应软吊链驱动控制能够实现精度较低的法向调整，但是由于采用四点软吊链悬挂产品零件，下降过程全靠产品的自重形成，且调整时产品存在来回晃动，刚性、稳定性、重复性较差。三点检测多轴联动调整控制目前是属于国外专业大公司垄断技术，它需要10个控制轴，且要两对五轴联动工作头，功能实现起来非常困难，操作也不方便，国内还没有一台这样的产品。 

发明内容： 

本发明的目的是针对上述现有技术中存在的不足之处，提供一种精密检测、高精度转换、模糊控制、全刚性支撑，数字伺服定位，在线补偿，稳定、可靠、快速、操作简便的曲面零件法向全自动检测调整方法。

为了达到上述目的，本发明提供一种一种曲面零件法向铆接的伺服控制方法，该方法为： 

1)    装挂零件至具有X、Y、Z1、Z2、A五轴的钻铆托架，并对零件铆接点作标记；

2)    安装调试位移传感器；

3)    安装调试视觉传感器；

4)    移动零件铆接点至视觉传感器的视野范围内；

5)    移动零件，在上升过程中， 

6)    移动零件，在上升过程中，根据位移传感器信号，控制钻铆托架运动，调整铆接点姿态为法向；

7)    根据视觉传感器信号，控制钻铆托架运动，使铆接点处于铆接中心位置；

8)    重复步骤5）和6),根据位移传感器信号移动零件至设定范围内时，且铆接点处于法向状态和铆接中心位置，曲面蒙皮铆接法向的姿态调整完成。

通过应用塔式全自动钻铆托架系统，X向运动为横向运动，由钻铆机移动完成； Y向运动为钻铆托架两个立柱同步运动； Z向运动为沿两个立柱的垂直升降运动； A为绕固定零件的托框自身的旋转运动，托框安装于Z向立柱上。 

由于蒙皮曲面半径较大，在小范围内蒙皮的弧度度变化较小，因此曲面上一点的法向检测可以采用检测曲面上以其为中心、与其邻近四个点所构成的平面的法向。本发明以铆接点为菱形对角线交点，曲面上四点为菱形的顶点，两条对角线分别平行于X轴和Y轴，当菱形的四个顶点与钻铆机的上压力脚的中心所在水平面距离相等时，认为蒙皮处于钻铆机钻轴垂直于铆接点的法向姿态。 

  

法向控制程序采用三段调整步骤，在每一次调整完成，通过现有的数据进行判断、分析，得到该点蒙皮的近似曲率，为下一步精调提供参考误差范围，提高调整效率和精度；

整个钻铆机与托架全部采用刚性连接结构，只要位置坐标保持不变，当出现紧急情况需要检查时，重新定位后其法向姿态会保持不变，给操作带来极大方便。

利用视觉传感器检测零件加工点的位置，当出现X、Y坐标偏差时，即时自动给出补偿信号控制X轴、Y轴移动，保证加工点始终位于中心位置； 

选用四个位移传感器检测零件表面与工作头的距离，左右两个位移传感器检测的距离变化分别由托架Z1轴和Z2轴上升、下降来实现；

前后两个位移传感器检测的距离变化由托架A轴两个伺服电机同步翻转来实现；

整个过程采用过高优先原则、多高度不同速度不同精度控制，使得法向调整安全、快速、准确、稳定，整个曲面零件法向姿态的检测、调整过程都是自动完成，不需要人工任何干预。

本方案相比于现有技术具有如下有益效果。