[发明专利]用于非磁性工件组装的盲孔对接定位系统及方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种用于非磁性工件组装的盲孔对接定位系统及方法，尤其适合非磁性大型工件多盲孔孔系的高效对接定位，属于无损检测定位技术领域。

背景技术

随着现代飞机高速、高机动性能要求的不断提高，钛合金、铝合金、碳纤维复合材料等非磁性轻型材料在航空制造领域的应用越来越广。作为机身组件的连接纽带，装配制孔的质量要求也越来越高。迤今为止，机身大型壁板的组装制孔技术已经历了从手工装配、半机械/半自动化装配、机械/自动化装配到柔性装配的发展历程。

目前，机器人化制孔以其自动化、柔性化、高精度等优势，成为了飞机大型工件装配制孔技术的发展主流。由于加工时受到工件对合调姿、钻孔冲击、托架变形及自身弱刚性导致弹性变形等因素的影响，壁板制孔位置（孔的标记点）难以预先确定，必需在制孔前实时测量和计算待加工点的空间位姿。对此，当前主要采取由加工人员现场手工制作孔的标记点，这使制孔的作业效率受到了严重影响。因此，如何迅速确定壁板表面孔的标记点，是实现机器人化柔性制孔必须首要解决的技术问题，尤其壁板组装制孔中盲孔的对接定位更是如此。

发明内容

本发明针对现有非磁性大型工件组装制孔时孔标记点制作技术存在作业效率低、劳动强度大、工作环境差等方面的不足，提出了一种用于非磁性大型工件组装制孔的盲孔对接定位系统及方法，尤其适用于非磁性工件多盲孔孔系的自动对接定位。

一种用于非磁性工件组装的盲孔对接定位系统，其特征在于：该系统包括搬运机构、安装于搬运机构的打标装置，以及系统控制器；

上述搬运机构由纵向平移机构、横向平移机构、纵向微调机构组成；

其中纵向平移机构由纵向柔性导轨组件和纵向滑移组件组成；纵向柔性导轨组件包括一对工字型导轨，工字型导轨底部装有真空吸盘，顶部嵌有齿条，内部设有与上述真空吸盘互通的气道，两侧设有纵向滑槽；纵向滑移组件由第一连接板、安装于第一连接板上的第一驱动电机、经过减速装置与第一驱动电机相连并与齿条配合的齿轮、安装于第一连接板与工字型导轨侧面的纵向滑槽配合的滑轮组成；

其中横向平移机构包括安装于第一连接板的横向丝杆，安装于第一连接板的与横向丝杆一端相连的第二驱动电机，还包括一对安装于第一连接板上的横向导轨，通过第二滑块与横向导轨配合的第二连接板；第二连接板上安装有与丝杆相配合的螺母；

其中纵向微调机构包括安装于第二连接板上的纵向丝杆，安装于第二连接板与纵向丝杆一端相连的第三驱动电机，安装于纵向丝杆上的条形螺母；还包括安装于第二连接板上的纵向滑轨，与滑轨配合的组合滑块；

上述打标装置固定于条形螺母和组合滑块下端，它由打标装置壳体、打标装置端盖，位于打标装置中心位置的打标机构、以打标机构为中心均匀分布于打标机构四周的柱型磁性传感器组成；

   上述系统控制器包括磁信息处理模块、驱动模块、用于实时显示打标装置与工件盲孔内永久磁铁相互位置的视频模块；上述第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机与所述驱动模块相连；上述柱型磁性传感器与磁信息处理模块相连。

上述工字型导轨（1111）侧面的纵向滑槽下边沿可以设有通孔，用以增加工字型导轨的柔性。

一种利用所述用于非磁性工件组装的盲孔对接定位系统实现的盲孔对接定位方法，其特征在于包括以下过程：

A) 首先通过纵向柔性导轨组件将盲孔对接定位系统安装于外侧工件外表面，并将永久磁铁置于内侧工件的待定位盲孔内；

B) 其次，由控制器控制搬运机构的第一驱动电机和第二驱动电机，带动打标装置快速趋向置于盲孔内永久磁铁，直至柱型磁性传感器能检测到磁信号为止；

C) 当柱型磁性传感器检测到磁信号时，控制器对搬运机构的第一驱动电机和第二驱动电机的控制转入自动控制状态，即控制器根据柱型磁性传感器所测得的磁场信息，转换生成搬运机构的第一驱动电机和第二驱动电机的运动控制指令；

D)当柱型磁性传感器组所测得的磁场值大于设定值时，控制器对搬运机构进入微控状态，即利用第二驱动电机和纵第三驱动电机对打标装置进行位置精确调整；

E) 当各柱型磁性传感器测得磁场强度值相互差值小于设定值时，便完成打标装置与内侧工件盲孔的同轴对接，最终由打标装置在外侧工件外表面作下标记点。