一種飛機(jī)薄壁曲面蒙皮自動(dòng)鉆鉚的編程方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種飛機(jī)薄壁曲面蒙皮自動(dòng)鉆鉚的編程方法，包括前置處理，裝夾定位好飛機(jī)蒙皮后，通過(guò)鉆鉚托架上多個(gè)傳感器在線對(duì)變形蒙皮的特征點(diǎn)進(jìn)行法向調(diào)節(jié)和示教采集，將示教特征點(diǎn)的軸數(shù)據(jù)前置處理成三維空間坐標(biāo)系坐標(biāo)值，利用CAD將特征點(diǎn)三維空間坐標(biāo)點(diǎn)位進(jìn)行曲線圖形擬合；逆向合成，合成出實(shí)際變形蒙皮緊固件的形狀模型，再結(jié)合蒙皮緊固件的工藝模型，匹配提取出各鉆鉚點(diǎn)的空間坐標(biāo)系的坐標(biāo)值及法向角度；后置處理，根據(jù)鉆鉚托架結(jié)構(gòu)幾何尺寸,計(jì)算出各鉆鉚點(diǎn)對(duì)應(yīng)自動(dòng)鉆鉚機(jī)器的軸數(shù)據(jù)從而得到真實(shí)的變形蒙皮自動(dòng)鉆鉚加工程序。本發(fā)明專利技術(shù)針對(duì)實(shí)際變形后的飛機(jī)蒙皮進(jìn)行編程，極大的提高了易變形的飛機(jī)薄壁曲面蒙皮裝配效果。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及到飛機(jī)蒙皮自動(dòng)鉆鉚
，特別涉及。
技術(shù)介紹
隨著飛機(jī)蒙皮自動(dòng)鉆鉚裝備的迅猛發(fā)展，自動(dòng)鉆鉚編程技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工的核心軟件技術(shù)，國(guó)內(nèi)外各相關(guān)研究制造機(jī)構(gòu)競(jìng)相進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)；自動(dòng)鉆鉚編程技術(shù)是將蒙皮裝配要求編輯成鉆鉚機(jī)器能夠識(shí)別的加工代碼，該技術(shù)的難點(diǎn)是，飛機(jī)蒙皮自動(dòng)鉆鉚是要適應(yīng)蒙皮曲面的適應(yīng)性加工，有別于傳統(tǒng)數(shù)控銑削零件形狀的塑造性加工，因此自動(dòng)鉆鉚編程技術(shù)不僅要解決程序執(zhí)行是按照變形蒙皮曲面形狀進(jìn)行移動(dòng)定位，而且要解決程序執(zhí)行是按照變形蒙皮曲面曲度進(jìn)行法向調(diào)整鉆鉚姿態(tài)。目前，國(guó)內(nèi)外的自動(dòng)鉆鉚編程都是采用離線編程技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)編程。離線編程是在飛機(jī)蒙皮理論數(shù)模中提取出緊固件的位置信息，進(jìn)而合成定位移動(dòng)軌跡，通過(guò)處理計(jì)算飛機(jī)蒙皮理論數(shù)模緊固件上鉆鉚點(diǎn)局部蒙皮曲度，提取出鉆鉚點(diǎn)在蒙皮上的法向，根據(jù)自動(dòng)鉆鉚機(jī)器結(jié)構(gòu)模型，后置處理出符合定位軌跡及法向姿態(tài)要求的機(jī)器軸數(shù)據(jù)代碼，結(jié)合鉆鉚參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)鉆鉚移動(dòng)定位、法向調(diào)姿、鉆孔、锪窩、注膠、鉚接、釘頭高度測(cè)量等一系列自動(dòng)鉆柳功能。隨著國(guó)內(nèi)外航空工業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)飛機(jī)蒙皮鉆鉚裝配的質(zhì)量要求越來(lái)越高。面對(duì)當(dāng)前應(yīng)用廣泛的大型飛機(jī)薄壁雙曲面蒙皮的鉆鉚裝配，由于蒙皮形狀復(fù)雜且壁板較薄，所以裝夾定位過(guò)程中容易受外力影響而產(chǎn)生幾何形變，造成蒙皮實(shí)際裝夾的位置、姿態(tài)以及外形輪廓與理論數(shù)模相差較大，因此現(xiàn)有的針對(duì)理論數(shù)模進(jìn)行編程的離線編程技術(shù)，已經(jīng)很難滿足飛機(jī)薄壁曲面蒙皮自動(dòng)鉆鉚裝配的要求。公開號(hào)為CN 102566439A，公開日為2012年07月11日的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開了一種用于數(shù)控托架的空間定位計(jì)算方法，包括以下步驟:1)各部件的三維數(shù)模的處理；2)數(shù)模中進(jìn)行固定機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的定義；3)為數(shù)控托架的多軸運(yùn)動(dòng)設(shè)置驅(qū)動(dòng)命令；4)模擬各軸運(yùn)動(dòng)是否符合實(shí)際情況；5)修正數(shù)控托架數(shù)模的運(yùn)動(dòng)零點(diǎn)；6)自動(dòng)鉆鉚機(jī)主軸軸線與鉚接點(diǎn)法線重合，鉚接點(diǎn)與壓力腳襯套中心重合；7)進(jìn)行數(shù)模的刷新；8)計(jì)算出飛機(jī)產(chǎn)品表面任意一點(diǎn)自動(dòng)鉆鉚工作條件下的數(shù)控托架五軸數(shù)據(jù)和下鉚頭的升降位置和旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)；9)空間定位數(shù)據(jù)的碰撞驗(yàn)證及批量輸出；10)數(shù)控編程使自動(dòng)鉆鉚機(jī)連續(xù)進(jìn)行作業(yè)。該方法使數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)此定位數(shù)據(jù)能自動(dòng)運(yùn)行，可以使數(shù)控托架上飛機(jī)產(chǎn)品在空間上滿足自動(dòng)鉆鉚機(jī)的工作要求。該專利文獻(xiàn)公開的方法存在的缺陷是:適用于飛機(jī)薄壁曲面蒙皮裝夾后，由于蒙皮形狀復(fù)雜且壁板較薄，裝夾定位過(guò)程中容易受外力影響而產(chǎn)生幾何形變，造成蒙皮實(shí)際裝夾的位置、姿態(tài)以及外形輪廓與理論數(shù)模相差較大，導(dǎo)致裝配效果差，難以符合要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供，本專利技術(shù)針對(duì)實(shí)際變形后的飛機(jī)蒙皮進(jìn)行編程，使蒙皮實(shí)際裝夾的位置、姿態(tài)以及外形輪廓與理論數(shù)模一致，與現(xiàn)有的離線編程相比效率更高、質(zhì)量更好，極大的提高了易變形的飛機(jī)薄壁曲面蒙皮裝配效果。本專利技術(shù)通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn): ，其特征在于依次包括下述步驟: A、前置處理，是指裝夾定位好飛機(jī)蒙皮后，通過(guò)鉆鉚托架上多個(gè)傳感器在線對(duì)變形蒙皮的特征點(diǎn)進(jìn)行法向調(diào)節(jié)和示教采集，將示教特征點(diǎn)的軸數(shù)據(jù)X、Y、Z、A、B前置處理成三維空間坐標(biāo)系X、1、z坐標(biāo)值，利用CAD將特征點(diǎn)三維空間坐標(biāo)點(diǎn)位進(jìn)行曲線圖形擬合； B、逆向合成，是指合成出實(shí)際變形蒙皮緊固件的形狀模型，再結(jié)合蒙皮緊固件的工藝模型，匹配提取出各鉆鉚點(diǎn)的空間坐標(biāo)系X、1、z坐標(biāo)值及法向角度； C、后置處理，是指根據(jù)鉆鉚托架結(jié)構(gòu)幾何尺寸，計(jì)算出各鉆鉚點(diǎn)對(duì)應(yīng)自動(dòng)鉆鉚機(jī)器的軸數(shù)據(jù)X、Y、Z、A、B，從而得到真實(shí)的變形蒙皮自動(dòng)鉆鉚加工程序。所述前置處理之前設(shè)置有在線示教步驟，是指對(duì)裝夾好的飛機(jī)蒙皮，在線示教蒙皮曲面特征點(diǎn)的機(jī)器軸數(shù)據(jù)，并將機(jī)器軸數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的幾何軸數(shù)據(jù)。本專利技術(shù)的原理如下: 在線編程是針對(duì)實(shí)際變形后的飛機(jī)蒙皮進(jìn)行的編程，即蒙皮裝夾定位好之后，利用自動(dòng)鉆鉚機(jī)器上的法向調(diào)姿/示教采集功能，在線示教出反映實(shí)際蒙皮形狀的特征點(diǎn)數(shù)據(jù)，通過(guò)將特征點(diǎn)數(shù)據(jù)逆向合成得到蒙皮緊固件的實(shí)際形狀，進(jìn)而結(jié)合蒙皮緊固件的工藝模型，提取出緊固件鉆鉚點(diǎn)位的位置及法向信息，根據(jù)自動(dòng)鉆鉚機(jī)器結(jié)構(gòu)模型，后置處理出符合定位軌跡及法向姿態(tài)要求的機(jī)器軸數(shù)據(jù)代碼。本專利技術(shù)的有益效果主要表現(xiàn)在: 本方法是針對(duì)實(shí)際裝夾變形后的飛機(jī)蒙皮進(jìn)行的編程，它采用在線示教蒙皮曲面特征點(diǎn)數(shù)據(jù)，逆向擬合出蒙皮緊固件的實(shí)際形狀，結(jié)合蒙皮緊固件的工藝模型進(jìn)行匹配校驗(yàn)，提取出各鉆鉚點(diǎn)的位置、法向信息，進(jìn)而通過(guò)后置處理生成飛機(jī)蒙皮自動(dòng)鉆鉚程序，使蒙皮實(shí)際裝夾的位置、姿態(tài)以及外形輪廓與理論數(shù)模一致，與現(xiàn)有的離線編程相比效率更高、質(zhì)量更好，極大的提高了易變形的飛機(jī)薄壁曲面蒙皮的裝配精度和裝配效果。【附圖說(shuō)明】圖1是本專利技術(shù)的流程框圖； 圖2是本專利技術(shù)自動(dòng)鉆鉚機(jī)器幾何模型圖； 圖3是圖2中Z1、Z2不同位置時(shí)的幾何圖； 圖4是本專利技術(shù)示教特征點(diǎn)位置移動(dòng)模型圖； 圖5是本專利技術(shù)逆向合成流程圖； 圖6是本專利技術(shù)后置處理流程圖。【具體實(shí)施方式】參見圖1-圖6，在線示教:圖2為自動(dòng)鉆鉚機(jī)器幾何模型圖，將蒙皮裝夾固定在鉆鉚機(jī)器托架上，利用安裝在鉆鉚頭上的激光位移、視覺、法向傳感器對(duì)蒙皮特征點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)移動(dòng)機(jī)床各軸位置完成鉆鉚頭對(duì)蒙皮特征點(diǎn)的法向調(diào)姿與位置找正，然后經(jīng)過(guò)數(shù)控系統(tǒng)讀取出該特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的各軸軸數(shù)據(jù)X、Y、z1、Z2、Ao如圖2所示，鉆鉚機(jī)器由X、Y、ZU Z2、A五個(gè)機(jī)器軸組成，它并不是標(biāo)準(zhǔn)的幾何軸X、Y、Z、A、Bo因?yàn)楫?dāng)Z1、Z2同步移動(dòng)時(shí)就形成一個(gè)平移軸Z，當(dāng)Z1、Z2不同步移動(dòng)時(shí)不僅合成了平移軸Z同時(shí)形成了旋轉(zhuǎn)軸B，所以首先要將示教特征點(diǎn)的機(jī)器軸數(shù)據(jù)X、Y、Z1、Z2、Α，轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的幾何軸數(shù)據(jù)X、Y、Ζ、Α、B。圖3是示教時(shí)由一個(gè)特征點(diǎn)移動(dòng)到下一個(gè)特征點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的Ζ1、Ζ2位置，為了區(qū)分兩特征點(diǎn)的Ζ1、Ζ2，此圖將Zl標(biāo)注為Ζ，將Ζ2標(biāo)注為W，因此前一特征點(diǎn)的Ζ1、Ζ2位置為Z1、W1，后一特征點(diǎn)的Z1、Z2位置為Z2、W2。由此幾何圖可知Z1、Z2不同步時(shí)形成的平移軸Z值各自的Z1、Z2值，同時(shí)可以計(jì)算出Z1、Z2不同步時(shí)形成的旋轉(zhuǎn)軸B值:Bl=Accos{(Zl-Wl) /L}B2=Acsin{(W2-Z2) /L}- Acsin{(Zl-ffl) /L}-BI 這樣，就得到了在線示教特征點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)幾何軸數(shù)據(jù)X、Y、Z、A、B0前置處理:如圖4所示，由前一個(gè)示教點(diǎn)移動(dòng)到下一個(gè)示教點(diǎn)時(shí)，前一個(gè)示教點(diǎn)位置改變，但是當(dāng)前示教點(diǎn)位置在機(jī)床坐標(biāo)系中始終為一固定位置，即每個(gè)當(dāng)前示教點(diǎn)都在鉆鉚頭下方。因此要將動(dòng)態(tài)的示教軸數(shù)據(jù)前置處理成三維空間中靜態(tài)的坐標(biāo)位置，即X、Y、Z、A、B——X、y、Z，就需要將示教當(dāng)前點(diǎn)作為蒙皮在三維空間坐標(biāo)系中的參考點(diǎn)(xO, yO, z0)o當(dāng)示教到第2點(diǎn)時(shí)第I點(diǎn)的坐標(biāo)(xO，yO, zO)會(huì)隨機(jī)器軸平移、旋轉(zhuǎn)，此時(shí)第2點(diǎn)的坐標(biāo)為(xO, yO, zO )，此過(guò)程中第I點(diǎn)先平移了 Λ X2-1、Λ Y2-1、當(dāng)前第1頁(yè)1 2 本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種飛機(jī)薄壁曲面蒙皮自動(dòng)鉆鉚的編程方法，其特征在于依次包括下述步驟：A、前置處理，是指裝夾定位好飛機(jī)蒙皮后，通過(guò)鉆鉚托架上多個(gè)傳感器在線對(duì)變形蒙皮的特征點(diǎn)進(jìn)行法向調(diào)節(jié)和示教采集，將示教特征點(diǎn)的軸數(shù)據(jù)X、Y、Z、A、B前置處理成三維空間坐標(biāo)系x、y、z坐標(biāo)值，利用CAD將特征點(diǎn)三維空間坐標(biāo)點(diǎn)位進(jìn)行曲線圖形擬合；B、逆向合成，是指合成出實(shí)際變形蒙皮緊固件的形狀模型，再結(jié)合蒙皮緊固件的工藝模型，匹配提取出各鉆鉚點(diǎn)的空間坐標(biāo)系x、y、z坐標(biāo)值及法向角度；C、后置處理，是指根據(jù)鉆鉚托架結(jié)構(gòu)幾何尺寸,計(jì)算出各鉆鉚點(diǎn)對(duì)應(yīng)自動(dòng)鉆鉚機(jī)器的軸數(shù)據(jù)X、Y、Z、A、B，從而得到真實(shí)的變形蒙皮自動(dòng)鉆鉚加工程序。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：申少澤，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：成都飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：四川;51