飞机大部件自动对接集成控制技术探究

飞机大部件自动对接集成控制技术探究
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马强
（作者单位：中航通飞华南飞机工业有限公司）
传统的大部件装配方式已经无法满足现代化的飞机研制要求，飞机大部件自动化对接装配技术已经逐渐成为现阶段飞机制造过程中的必备技术，采用对接平台系统不仅能够提高机体的装配质量，还可以适应不同尺寸的机翼结构，通过发挥自身的适用性，有助于实现对部件的精准定位与控制。

一、对接集成控制关键技术
自动化对接集成控制系统主要包括测量系统、运动规划、控制装配、信息集成以及运动仿真等多方面的技术，可以有效解决装配测量场的建立、部件的分配、协同运动的规划以及部件的安全性等方面的问题，进而加大对有效的数据的搜集、统计、分析与评估力度。

1.测量技术。

大部件对接装配主要采用的是数字化的检测设备，并且不需要通过直接接触就能够对设置的地标测量点以及产品的部件光学靶标点进行测量，再将实际数据与理想数据进行拟合分析并计算，有助于建立精确的空间位姿。

由于对接部件属于运动型部件，对于未知的测量和计算相对比较频繁，利用自动测量仪器，可以对测量点的顺序进行自动踩点，提高装配的整体效率。

（1）自动测量。

在实施自动测量时，需要提前估算出测量点的具体位置，并发送携带目标位置数据的相关指令，确保测量仪器的激光能够传送到指定的位置，在小范围内准确的找到靶标点的位置，进而再反馈到测量软件系统当中。

相关人员可以结合实际情况灵活地运用估算测量点的方法，并结合数据位移的总量，利用数据定位器计算各运动轴以及测量点的位置。

（2）评估测量数据。

利用测量数据来计算部件的位置以及坐标的拟合之前，首先需要保证评估数据的正确性，并剔除较大的偏差数据，避免对正常对接流程造成影响。

部分测量点是固定在测量部件上的标靶点，所以相关人需要着重考虑部件的变形范围，明确部件的姿态以及测量点之间的对应位置关系。

（3）计算位姿。

位置的数据可以准确的反映出部件在装配坐标系下的空间位置和整体姿态，而对位姿的计算，实际上是帮助相关人员明确装配测量部件的布局坐标系以及装配坐标系之间的变换关系。

采用最小二乘法可以求出变换的矩阵，再通过对矩阵方
程的求解，得出平移变换的矩阵以及部件
的位姿数据。

2.运动规划以及控制技术。

（1）运动轨迹的规划。

运动轨迹的规划实际上就是对运动物体运动参数的规划，为了保障部件运动的安全与平稳，在规划部件的运动数据时，一般可以采用s 型的速度曲线，当完成部件的运动轨迹规划之后，再将部件的运动参数变换到装配的坐标体系之下，进而再转换到定位器的运动轴上。

（2）协同运动控制。

由于对接系统的运动轴数量较多，且对整体的同步性的要求较高，再加上控制器与上位机数据通讯较为频繁且数据量较大，相关人员可以直接采用多轴运动控制系统、以太网以及上位机通讯，同步协调各运动驱动器。

3.模拟运动仿真技术。

（1）建立对接仿真环境。

建立仿真环境包括目标部件、移动部件、自动化对接平台以及对接区域实际需要测量的数据等方面的运动要素，将装配坐标系下的位姿融入到仿真环境的初始数据当中，再通过系统导入数模，进而显示到视图的相应位置，从而达到创建对接仿真虚拟现场的目的。

（2）适时运动监控。

在装配的过程中，只要根据控制器的反馈数据，明确运动轴的位置以及各仿真元素之间的关系，再将装备要素移动到实际位置当中，实现对接装配整体过程的实时监控。

（3）可装配性分析。

在精准对接装配仿真环境时，需要将对接区域的关键点位置与配合面实际的测量数据作为仿真的关键元素，并在运动模拟仿真时，将测量面的运动位置进行测量，进而分析干涉与碰撞问题，再对系统的可装配性路径进行优化。

4.数据集成管理技术。

装配过程的数据管理主要包括工艺测量状态以及过程的数据和管理工作。

，同时，相关人员还需要深入分析对接过程的总体数据，再把装配的质量信息及时的反馈给相关部门，加强对装配任务的管理。

（1）这些装配数据的组织结构。

由于对接集成控制系统当中所涉及到的数据信息以及坐标系较多，各坐标系之间都是通过装配总体的坐标系来实现数据的转换，相关人员需要对部件数据以及移动平台之间的数据相互衔接。

进而完
成对接头数据点位置的设置。

（2）数据储存技术。

由于对接系统当中的数据具有数量大、复杂化的特点，对系统整体的安全性以及实时性具有较高的要求，相关人员可以采用高端的数据库处理系统，处理对接数据占用空间大等方面的问题，再采用二进制大对象数据分块读写技术，在降低计算机资源消耗量的同时，增强系统的稳定性。

（3）统计分析技术。

相关人员可以利用统计分析技术，对装配过程所涉及到的数据进行查询、整合以及处理，再形成有效的统计分析报告，将对接过程以及对接评价等方面的数据涵盖在分析报告当中，进而达到优化对接装配流程、提高对接效率的目的。

二、机翼对接集成控制系统1.集成控制软件系统组成。

集成控制系统主要是由装配工艺规划、数据管理模块、对接装配工艺流程、对接数据的结构化存取、运行日志以及输出对接报表等方面的内容组成。

测量模块实现数字化，有助于对集成控制系统与测量系统通讯的运作，并以结构化的数据形式保存在数据库当中，为后续的分析、计算和坐标建立工作提供保障。

另外，对接规划处理模块采用自动、手动、回退以及点动的方式处理部件调姿。

2.对接调姿处理流程。

当定位器安装完成之后，需要执行初始化工作，在创建新的对接任务之后，完成对部件测量点数据标定的导入工作，并连接跟踪疑惑跟踪仪位置，从而重新拟合装配测量的坐标系。

当启动对接任务之后，相关人员需要完成外翼以及中央翼的安装定位，并在测量以及仿真手段的支撑之下，实现对外溢的对接与装配。

将合区部分的图标清除干净，再衔接外翼与中央翼的螺栓，保障定位与其余外翼的快速分离。

结语：采用自动化对接技术可以有效提高飞机对接装配过程的精度与效率，并且能够保障其快速的适应研制生产以及低成本制造的总体要求。

为了将该项技术应用到飞机装配生产的整体过程中，相关人员需要结合仿真技术的部件产品变形、路线优化以及动力学仿真分析等方面的内容，并实现对接装配信息管理系统与信息系统的集成，为后续建立的装配生产线提供保障，
促使装配技术良性发展。

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