基于PLC的机器人制孔执行器控制系统设计

针对应用于飞机铝合金、钛合金以及叠层部件自动制孔的机器人制孔执行器,基于PLC开发了一套机器人制孔执行器控制系统.根据需要完成的工作任务的要求和特点,详细分析和设计了控制系统的总体框架、硬件模块、软件模块以及上位机界面模块.现场测试证明,该控制系统操作方便、性能稳定,能够极大提高飞机部件的制孔效率和装配质量.     

基于机器人的飞机部件自动制孔设备控制系统设计研究

为满足飞机部件装配中机器人自动制孔设备控制要求,设计了一种基于机器人飞机部件自动制孔设备控制系统。该控制系统采用离线编程、中央控制层、现场控制层和执行层四级结构,采用Beckhoff工业计算机作为控制核心,以EtherCAT和Profibus总线为控制方式,通过TwinCAT 2.0控制软件完成工业现场的实时控制。设计了末端执行器控制系统、机器人控制系统和设备附件控制系统。研究表明,该控制系统能很好地完成控制要求,具有一定的实用性和推广价值。     

机器人自动制孔系统应用研究

针对我国飞机产品高质、高效自动制孔要求以及飞机研制和生产中对智能自动制孔系统应用的迫切需求,面向异形异质复杂部件的高质、高效自动制孔问题,重点研制多功能末端执行器,突破末端执行器结构优化与集成、视觉定位与补偿、孔位法向检测、压紧力检测与控制、机器人自动制孔系统集成控制等关键技术,形成机器人自动制孔系统。试验件的工艺验证表明,该套机器人自动制孔方案可以满足产品的加工要求,提升飞机装配质量和效率。     

轻型自主移动制孔机器人基准检测技术研究

针对大飞机机身大部件的装配需求,设计了一套柔性好、效率高、自动化程度高的轻型自主移动制孔机器人,并根据制孔机器人自身的结构特点,提出一套机器人视觉检测系统的手眼标定方案。在此基础上,提出了基于基准孔建立局部坐标系和空间坐标系转换的基准检测算法。实验表明:该技术能够实现机器人高精度制孔的精确定位,满足大飞机机身制孔位置精度要求。     

基于Twincat的移动机器人制孔系统

为了提高自动制孔效率与孔质量,以及提高我国自动化制孔自主研发能力,提出了一种移动机器人自动制孔设备,该设备主要包括移动装置、机器人、末端执行器、系统附件。并设计了"EtherCAT+Profibus"主从分布式控制系统,以Beckhoff EtherCAT控制系统作为主控,对移动装置、机器人、末端执行器、上位机人机交互界面进行协同控制,可实现多工位自动切换、孔的法向调平与基准检测、试刀、换刀以及自动制孔流程。     

基于Twincat的移动机器人制孔系统北大核心

为了提高自动制孔效率与孔质量,以及提高我国自动化制孔自主研发能力,提出了一种移动机器人自动制孔设备,该设备主要包括移动装置、机器人、末端执行器、系统附件。并设计了"EtherCAT+Profibus"主从分布式控制系统,以Beckhoff EtherCAT控制系统作为主控,对移动装置、机器人、末端执行器、上位机人机交互界面进行协同控制,可实现多工位自动切换、孔的法向调平与基准检测、试刀、换刀以及自动制孔流程。     

飞机蒙皮自动制孔工艺设计研究

基于MBD的飞机蒙皮自动制孔工艺设计是飞机数字化制造工艺关键技术之一,根据飞机装配过程中自动制孔工艺设计的特点和要求,将制孔信息分为基准孔、夹紧孔、自动制孔三类,对制孔需要的点位、法矢、连接件材料、材料顺序、夹层厚度、夹层厚度顺序、标准件信息等提取的关键技术进行了研究,通过CATIA/CAA平台,开发了飞机自动制孔工艺设计软件,实现了制孔信息的分类、提取、规范存储等,有效地解决了飞机蒙皮自动制孔工艺设计难题,提高了工艺设计效率和飞机数字化制造水平。     

机器人制孔系统与制孔工艺参数优化方法研究

新材料、新结构在航空产品中的应用日趋增多,自动制孔系统的应用也更为广泛。针对各种自动制孔系统进行分析讨论,并对飞机机体结构制孔所面临工艺问题进行分析,提取工艺需求,明确了机器人制孔系统应实现的功能。在自主研制的机器人制孔系统的基础上开展制孔试验,采用置信区间估计的方法对制孔质量数据进行统计学规律分析,对工艺参数进行优化,试验结果表明采用置信区间估计的方法推荐的制孔工艺参数能满足产品精度要求。     

自动制孔系统智能设计专家系统的研究

构建了一种制孔专家系统,通过对机座、机械手臂及制孔末端执行器设计等应用知识研究,充分利用已有智能设计知识和推理机制,以人类专家水平去解决该领域中相似机械频繁重复设计问题,提出了自动制孔系统智能设计专家系统的总体机构设计方法。研究了系统主要模块的功能以及应用实现方法,并根据主要参数推理出相似设计案例且进行相应设计修改。在此基础上以VB为主要程序设计界面及语言、SQL2005为数据库,完成自动制孔系统主要部件的推理机制及知识应用。     

飞机自动制孔末端执行器的设计与实现

由于飞机装配过程中需要钻削大量的孔,因此针对飞机装配中柔性制孔的功能需求,在具体分析机翼制孔工艺流程的基础上,设计了一套用于飞机自动制孔的末端执行器。该控制系统以中央控制器为核心、采用基于EtherCAT总线和Profibus总线的分布式主从站控制方式,并开发出具有制孔循环控制、基准检测、法向偏差测量等功能的软件包,最后进行了一台样机的制造、装配、电气安装和软件调试。实验证明,该系统能够很好的满足航空工业对制孔的孔位精度、垂直度以及加工效率等的要求。     

安保机器人数字孪生系统研究

针对安保机器人物理结构复杂、控制系统精度要求高、实时数据采集、数字端的传感器信号处理等问题致使安保机器人开发周期长、开发难度大的问题,设计了一个安保机器人数字孪生系统。对安保机器人数字孪生系统的系统管理模块、系统监控模块、功能模块3个子模块进行了详细设计,实现了对安保机器人数字孪生系统的管理、机器人主要部件的参数监控、传感器数据的采集和处理以及同类型机器人的二次快速开发。     

机器人自动制孔系统精度标定方法研究

机器人制孔系统是实现飞机自动化装配的重要设备,制孔作业前的精度标定是保证系统各项指标满足生产要求的关键环节,以往对系统进行简单的单次制孔标定无法全面掌握各个维度上的精度指标。针对位置补偿、孔位、法向、孔径及锪窝深度精度,分别提出了精度标定方法,并利用飞机装配站位上投入使用的满足精度要求的制孔系统进行检验,结果表明所提出的标定方法和测量实际产品所得结果有良好的一致性,能够用于自动制孔系统的快速标定。     

基于双机器人装配系统的多功能末端执行器设计

根据翼面类部件装配的特殊需求,设计了一种用于双机器人装配系统的多功能末端执行器。阐述了其结构设计及工作原理,并运用DELMIA软件对末端执行器的应用环境进行了仿真,提出了手工装配工装的改进意见。分析表明该末端执行器能够保证双机器人柔性装配系统无干涉地完成翼面类部件的制孔、送钉及电磁铆接等装配任务,可增加飞机装配的效率及质量,具有显著的工程应用价值。     

飞机壁板柔性装配螺旋铣孔单元的研制

针对现代飞机壁板高效精密制孔的需求,研制一种面向大型航空组件柔性装配的新型螺旋铣孔单元。首先,通过对国内外现有机身自动制孔系统的技术分析,并结合壁板装配制孔的作业特点,引入一种新兴的制孔技术——螺旋铣孔。其次,对螺旋铣孔运动进行功能分解,展开了螺旋铣孔单元的模块化设计,确定了偏心调节模块的传动方案,设计了铣刀结构与装夹方式。最后,基于螺旋铣孔单元样机,对航空铝合金和碳纤维复合材料进行了切削试验,结果表明铣孔质量基本满足飞机装配的精度要求。     

飞机壁板柔性装配螺旋铣孔单元的研制

针对现代飞机壁板高效精密制孔的需求,研制了一种新型的螺旋铣孔单元。首先,通过对国内外现有机身自动制孔系统的技术分析,并结合壁板装配制孔的作业特点,引入一种新兴的制孔技术—螺旋铣孔。其次,对螺旋铣孔运动进行功能分解,展开了螺旋铣孔单元的模块化设计,确定了偏心调节模块的传动方案,设计了铣刀结构与装夹方式。最后,基于螺旋铣孔单元样机,对航空铝合金和碳纤维复合材料进行了切削试验,结果表明铣孔质量基本满足飞机装配的精度要求。样机的成功研制,对提升我国飞机柔性装配整体水平具有重要的现实意义。     

模拟退火算法在预连接孔排布中的应用研究

飞机蒙皮自动制孔技术得到广泛应用,预连接孔的工艺设计是自动制孔工艺设计中的重要环节。为了解决预连接孔工艺设计的不稳定性及提高其效率,把预连接孔的排布问题抽象为数学模型,应用并改进模拟退火算法,给出预连接孔排布优化算法及流程,解决算法收敛问题,利用CATIA二次开发技术开发出预连接孔快速排布模块,通过典型蒙皮件数模验证该方法的可行性。结果表明,该方法稳定可靠,运行效率高,有助于提升预连接孔工艺设计效率,提高飞机数字化装配水平。     

基于视觉检测技术的机器人自动贴片系统设计

阐述了机器人自动贴片系统的功能和结构,给出了系统的层次结构、控制系统流程和关键模块的设计思路.系统上位机软件采用.NET平台构建,硬件基于工控机、机器人、工业相机和PLC实现,系统利用视觉检测技术对机器人定位进行实时补偿.使用结果表明,该自动贴片系统具有较高的贴片精度及效率.     

飞机装配大部件自动调姿控制系统的设计

基于飞机数字化装配技术设计了一套飞机大部件自动调姿系统,介绍了控制系统的结构,包括系统构成、硬件设计和软件设计。整个控制系统采用Twin CAT 3作为中央控制核心,通过Profinet总线技术与下位机Rexroth的Indra Control L65实现实时通信。利用激光跟踪仪还原飞机装配坐标系,建立数字化测量系统,以力传感器反馈数据为调姿过程参数,调用调姿算法控制数控定位器的调姿和自动托架的辅助支撑。     

基于WinCC的飞机大部件自动对接系统开发

针对飞机大部件对接装测控一体化需求开展相关装备研究,结合大部件对接实际工艺需求,突破了定位器布局优化、上下位机通信、自动化测量、多轴同步运动控制、调姿路径规划、对接软件集成等多项关键技术,开发了基于WinCC的飞机大部件自动对接系统,包括定位器系统、自动测量系统和集成控制系统等。该系统集自动化和过程控制于一体,以数据库为桥梁,依靠可靠稳定的上下位机实时通信技术,集成了装测控一体化控制软件,实现了飞机大部件的自动测量和自动调姿,进一步提高了飞机大部件对接的自动化程度和效率。     

基于数字孪生的飞机尾翼装配自动制孔

我国现有飞机尾翼装配自动制孔方式为盲制孔,受飞机蒙皮和肋板自身形状结构限制,极易造成末端执行器制孔位置偏差。针对上述问题提出基于数字的飞机尾翼装配自动制孔系统框架,该系统框架包含物理层、数据层、连接层、虚拟模型层和服务层5个层次。构建数字孪生多领域多维模型,搭建基于统一架构的通信协议平台,利用虚拟模型进行仿真模拟,通过多种传感器实时监测系统运行状况,及时对各种数据信息进行处理并获取参数,对制孔加工参数进行迭代优化,实现自动制孔。