[发明专利]一种框架式探测机构与舱体精密对接装置与方法

说明书

本发明公开了一种框架式探测机构与舱体精密对接装置与方法，该装置包括：对接运动系统、自动拧紧系统、视觉检测系统和姿态调整系统；所述对接运动系统包括：工作台、回转主轴、移载机构和移载夹具；所述回转主轴用于夹持舱体并能够带动舱体转动；所述移载机构通过移载夹具带动框架式探测机构移动；所述自动拧紧系统用于对框架式探测机构与舱体对接后拧紧固定；所述视觉检测系统用于对安装面进行检测，以确定回转主轴的旋转角度和移载机构的移动量；所述姿态调整系统用于对框架式探测机构进行姿态调整。本发明可以实现复杂异形、装夹面小、可靠性要求高的框架式探测机构的精准对接，操作灵活、简便，对接过程安全、可靠，对接装置柔性好。

技术领域

本发明涉及框架式探测机构装配领域，具体涉及一种框架式探测机构与舱体对接装配的装置与方法。

背景技术

框架式探测机构是复杂的机电复合构件，具有小型化、模块化、集成化等显著特点，性能指标要求高、装配难度大。目前框架式探测机构由前端盖、后端盖和侧板构成框架，内部装配各种微波组件，运动机构、天线等部件安装于前端盖上。

框架式探测机构需通过前端盖安装面及两个轴向销钉孔定位，对6个自由度进行精密调节，并将整个框架部分装入舱体内，通过前端盖上的轴向螺纹孔和后端盖上的径向螺纹孔紧固到舱体上。传统装配过程中通过目视并手动调整探测机构姿态进行舱体对接，由于探测机构重达数十公斤，手工对接装配难度大，且框架式探测机构表面密布各种电路板、线缆等，对接不当容易对这些部件造成损伤。

采用自动化的精密对接装置与方法是解决探测机构等复杂构件装配难题的重要途径。专利CN105627824B《一种复合导引头整机装配标校装置》给出了一种采用二维摆动机械调整红外目标模拟器的光轴与零位状态的反射镜中心重合的装置，可调自由度较少，仅适用于零位调节。专利CN208818089U《一种可快速对接导引头的激光目标模拟器》介绍了一种采用升降机构进行目标模拟器与导引头对接的方法，可调自由度也较少；专利CN103286557A《目标模拟器头罩与导引头的快速对接机构》介绍了一种采用三维移动平台进行目标模拟器头罩与导引头的对接机构，可调自由度不能满足框架式探测机构与舱体对接要求，同时框架式探测机构构对接舱体时，框架部分需整体装入舱体内，不能进行支撑，探测机构前端部分结构复杂，无法装夹，因此框架式探测机构与舱体的对接只能对中间的前端盖进行装夹，实现难度大。

多自由度对接机构在舱体之间的对接中应用较为广泛。专利CN105371711A《多自由度导弹舱段对接装置》介绍了一种6自由度舱段对接装置，其采用球铰组件进行3个转动自由度的姿态调节，该装置结构较为简单，但同时进行3个转动自由度调节的技术难度较大；采用圆弧形定心装置对回转形舱体进行定位，实现沿Z轴(水平面)和沿Y轴(垂直面)2个自由度控制，并通过XYZ三轴移动平台和1个绕X轴(轴线方向)的回转装置实现其余4个自由度的调节是实现导弹舱体对接的主要方法，如专利CN108275424A《一种异形舱体高精度对接转运车》和论文《小型导弹舱段卧式对接装置研究》、《航天器舱段自动对接研究进展及关键技术分析》等文献中均介绍了采用此类方法进行舱体类产品自动对接的方法，主要区别在于装置的结构形式不同，如舱体没有轴向销钉定位要求，则对接可简化为XYZ三个自由度的调节，如专利CN107953106A《小型导弹舱段对接工装》、CN108225126A《导弹对接检测一体化平台》等均介绍了此类方法。

探测机构与舱体的对接与导弹舱体之间对接存在着显著不同，探测机构结构形状复杂、可夹持面小，对接装配中装夹和6自由度调节难度大，特别是3个转动自由度的调节。如采用导弹舱体的圆弧形装置先限制沿Z轴和沿Y轴2个转动自由度，再采用转动装置进行沿X轴调节，其存在以下难点：首先导弹舱体多为等直径筒体，装夹定位方便，而探测机构框架部分需装入舱体，前端盖直径大于后端盖，因此必须采用变直径定位装置进行前后端盖的定心；其次舱体可装夹部分多，容易通过固定筒体部分并进行沿X轴转动进行调节，而框架式探测机构仅可装夹前端盖，夹持面小，探测机构上密布印制板与线缆，实现绕X轴转动技术难度大、风险高，且定位调节后探测机构框架部分需装入舱体中，必须再次拆除旋转机构，操作复杂。