基于激光跟蹤儀在飛機(jī)對(duì)接裝配中的應(yīng)用

【摘??要】飛機(jī)裝配是飛機(jī)制造過程中的重要環(huán)節(jié)。飛機(jī)裝配過程就是將大量的飛機(jī)零件按圖紙、技術(shù)要求等進(jìn)行組合、連接的過程。飛機(jī)部件對(duì)接是飛機(jī)總裝階段的主要工作，是指由多個(gè)相鄰組件或部件連接形成飛機(jī)大型結(jié)構(gòu)件。

目前上飛公司裝配車間引進(jìn)了一套由浙江大學(xué)研發(fā)的一套自動(dòng)對(duì)接裝配系統(tǒng)。機(jī)身對(duì)接裝配系統(tǒng)由工藝集成管理系統(tǒng)、集成控制系統(tǒng)、數(shù)字化測(cè)量系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)四個(gè)子系統(tǒng)組成的。

本文的主要工作概括如下：

第一，按照機(jī)身對(duì)接裝配的工藝流程進(jìn)行系統(tǒng)準(zhǔn)備、吊裝入位、調(diào)資、對(duì)接等。

第二，利用多臺(tái)跟蹤儀連接到自動(dòng)對(duì)接裝配系統(tǒng)中，確保跟蹤儀IP在統(tǒng)一的網(wǎng)段內(nèi)，然后分別按中機(jī)身、后機(jī)身和前機(jī)身的順序調(diào)姿和對(duì)接。

【關(guān)鍵詞】飛機(jī)裝配;飛機(jī)部件對(duì)接;激光跟蹤儀

第一章系統(tǒng)準(zhǔn)備

1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)準(zhǔn)備

1.2數(shù)字化測(cè)量系統(tǒng)準(zhǔn)備

1.3工藝集成系統(tǒng)準(zhǔn)備

1.4集成控制系統(tǒng)準(zhǔn)備

第二章吊裝入位

2.1吊裝入位準(zhǔn)備

2.2入位支撐

2.3單點(diǎn)操作

第三章調(diào)姿

3.1調(diào)姿準(zhǔn)備

3.2激光測(cè)量

3.3姿態(tài)評(píng)價(jià)

3.4路徑規(guī)劃

3.5姿態(tài)調(diào)整

3.6激光測(cè)量

3.7姿態(tài)評(píng)價(jià)

第四章對(duì)接

4.1對(duì)接準(zhǔn)備

4.2機(jī)身對(duì)接

第五章定位器撤離

第六章整機(jī)下架

第一章系統(tǒng)準(zhǔn)備

1.1?數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)準(zhǔn)備

1.1.1前序工位的數(shù)據(jù)傳遞

一、將前機(jī)身（211工位）、中機(jī)身（212工位）和后機(jī)身（213工位）的檢測(cè)點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)更新數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的機(jī)型管理界面的檢測(cè)點(diǎn)選項(xiàng)下對(duì)應(yīng)檢測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)。

二、將前機(jī)身（211工位）、中機(jī)身（212工位）和后機(jī)身（213工位）的球頭支撐位置數(shù)據(jù)更新數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組件管理界面的前機(jī)身、中機(jī)身和后機(jī)身的支撐球頭位置數(shù)據(jù)，便于指光準(zhǔn)確。

三、將前機(jī)身（211工位）、中機(jī)身（212工位）和后機(jī)身（213工位）的球頭支撐位置數(shù)據(jù)更新數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的任務(wù)管理界面的吊裝入位任務(wù)下的前機(jī)身入位、中機(jī)身入位和后機(jī)身入位的吊裝參數(shù)，以便用于確認(rèn)定位器運(yùn)動(dòng)。

1.1.2任務(wù)參數(shù)配置

調(diào)姿任務(wù)參數(shù)配置主要指調(diào)姿參數(shù)頁中的飛機(jī)坐標(biāo)系下目標(biāo)姿態(tài)的設(shè)置和姿態(tài)測(cè)量點(diǎn)序列。

前機(jī)身目標(biāo)姿態(tài)理論設(shè)置為（0，-1000，0，0，0，0），即距離對(duì)接后的理論位置向前1000mm;中機(jī)身目標(biāo)姿態(tài)理論設(shè)置為（0，0，0，0，0，0），即對(duì)接的理論位置;后機(jī)身目標(biāo)姿態(tài)理論設(shè)置為（0，1000，0，0，0，0），即距離對(duì)接后的理論位置向后1000mm。

姿態(tài)測(cè)量點(diǎn)序列指部件姿態(tài)調(diào)整時(shí)采用的檢測(cè)點(diǎn)，將任務(wù)管理界面檢測(cè)點(diǎn)中所有組件標(biāo)記該部件的檢測(cè)點(diǎn)都顯示在左側(cè)，通過按鈕選擇排序右側(cè)的檢測(cè)點(diǎn)序列。

1.2?數(shù)字化測(cè)量系統(tǒng)準(zhǔn)備

1.2.1跟蹤儀準(zhǔn)備

現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備足夠數(shù)量完好的跟蹤儀，確保跟蹤儀IP在100.100.100.2至100.100.100.254網(wǎng)段內(nèi)，但不可與幾個(gè)系統(tǒng)重復(fù)。

跟蹤儀修改IP的方法是：將電腦IP修改到跟蹤儀同一IP網(wǎng)段內(nèi)，打開瀏覽器，輸入網(wǎng)址http：//192.168.0.1：8099/emscon/default.aspx，其中192.168.0.1為跟蹤儀IP，進(jìn)入第4個(gè)選項(xiàng)，登錄口令為Administrator。

1.2.2跟蹤儀連接

打開數(shù)字化測(cè)量系統(tǒng)，首先進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置，連接SA;然后進(jìn)行儀器連接，點(diǎn)擊“儀器連接”界面下的連接儀器按鈕，選擇跟蹤儀編號(hào)，輸入跟蹤儀IP，勾選“是否初始化”，進(jìn)行連接并初始化跟蹤儀。

1.2.3跟蹤儀轉(zhuǎn)站

點(diǎn)擊“儀器定位（轉(zhuǎn)站）”按鈕，選擇儀器，點(diǎn)擊“理論點(diǎn)集”，在SA界面雙擊鼠標(biāo)左鍵選擇組合A下Point?Groups下的ERS.txt，列表中出現(xiàn)所有ERS點(diǎn)。然后開始轉(zhuǎn)站，初始三個(gè)點(diǎn)人工引光后其余指光再測(cè)量。滿足最小包絡(luò)原則，選擇盡可能多的檢測(cè)點(diǎn)，至少需要6個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，轉(zhuǎn)站誤差不大于0.3mm，完成儀器定位。

通過選擇儀器編號(hào)0、1、2、3等切換儀器，按照上述步驟，完成所有儀器轉(zhuǎn)站。

1.3?工藝集成系統(tǒng)準(zhǔn)備

打開工藝集成管理系統(tǒng)，點(diǎn)擊“新建任務(wù)”，配置機(jī)型和架次，若架次已存在則直接選擇，若架次不存在則直接輸入文本框，點(diǎn)擊“新建”，完成新建任務(wù)。

1.4?集成控制系統(tǒng)準(zhǔn)備

1.4.1系統(tǒng)初始化

打開集成控制系統(tǒng)軟件進(jìn)入主界面，點(diǎn)擊“初始化”按鈕，進(jìn)入系統(tǒng)初始化主界面，點(diǎn)擊“系統(tǒng)配置”，進(jìn)行系統(tǒng)配置，檢查所有電氣、運(yùn)動(dòng)控制卡、運(yùn)動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是否正常，若系統(tǒng)配置失敗，請(qǐng)根據(jù)提示查找原因。

系統(tǒng)配置完成后，切換到自動(dòng)模式下，工藝集成管理系統(tǒng)向集成控制系統(tǒng)發(fā)送系統(tǒng)初始化任務(wù)，完成機(jī)型、架次和設(shè)備零點(diǎn)的配置。

1.4.2系統(tǒng)自檢

點(diǎn)擊“系統(tǒng)自檢”按鈕，進(jìn)入系統(tǒng)自檢子界面，集成控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)返回自檢成功的命令，但不運(yùn)動(dòng)。

集成控制系統(tǒng)切換到人工模式，主界面點(diǎn)擊“初始化”，再點(diǎn)擊“設(shè)備自檢”，再點(diǎn)擊“前機(jī)身定位器”、“中機(jī)身定位器”或“后機(jī)身定位器”，進(jìn)入自檢界面，然后點(diǎn)擊具體的自檢定位器或全部自檢，完成單個(gè)定位器或部件所有定位器的自檢。

第二章吊裝入位

吊裝入位任務(wù)主要包括前機(jī)身吊裝入位、中機(jī)身吊裝入位和后機(jī)身吊裝入位。以中機(jī)身吊裝入位為例。

2.1?吊裝入位準(zhǔn)備

確保212工位的中機(jī)身下架球頭支撐數(shù)據(jù)更新到數(shù)據(jù)庫中機(jī)身吊裝入位任務(wù)中

2.2?入位支撐

將集成控制系統(tǒng)切換到自動(dòng)模式下，在工藝集成管理系統(tǒng)下執(zhí)行中機(jī)身入位任務(wù)，按左側(cè)界面提示執(zhí)行即可;

工藝集成管理系統(tǒng)結(jié)束任務(wù)，生成任務(wù)報(bào)告。

2.3?單點(diǎn)操作

單個(gè)定位器操作通過集成控制系統(tǒng)，切換到人工模式，主界面點(diǎn)擊“機(jī)身吊裝”，選擇“中機(jī)身”，進(jìn)入中機(jī)身吊裝主界面，首先點(diǎn)擊“吊裝準(zhǔn)備”取消電機(jī)抱閘，然后點(diǎn)擊“工作配置”，輸入定位器目標(biāo)位置，確認(rèn)相關(guān)注意事項(xiàng)，進(jìn)行各個(gè)定位器不同步運(yùn)動(dòng)。

第三章調(diào)姿

調(diào)姿任務(wù)主要包括前機(jī)身調(diào)姿、中機(jī)身調(diào)姿和后機(jī)身調(diào)姿。以中機(jī)身調(diào)姿為例

3.1?調(diào)姿準(zhǔn)備

確保數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相關(guān)檢測(cè)點(diǎn)的理論數(shù)據(jù)正確，中機(jī)身調(diào)姿任務(wù)相關(guān)參數(shù)配置正確;

將控制系統(tǒng)切換到自動(dòng)模式下，數(shù)字化測(cè)量系統(tǒng)已轉(zhuǎn)站就緒;

在工藝集成管理系統(tǒng)任務(wù)管理界面，點(diǎn)擊“中機(jī)身調(diào)姿”，進(jìn)入中機(jī)身調(diào)姿界面;點(diǎn)擊“部件調(diào)姿”開始調(diào)姿任務(wù)，向集成控制系統(tǒng)和數(shù)字化測(cè)量系統(tǒng)發(fā)送系統(tǒng)準(zhǔn)備任務(wù)，集成控制系統(tǒng)根據(jù)提示完成取消抱閘等相關(guān)任務(wù)，自動(dòng)返回系統(tǒng)準(zhǔn)備成功命令。

3.2?激光測(cè)量

工藝集成管理系統(tǒng)接收到系統(tǒng)準(zhǔn)備成功命令后，點(diǎn)擊“激光測(cè)量”，進(jìn)入激光測(cè)量子界面，列表中顯示檢測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，再點(diǎn)擊“激光測(cè)量”將所有勾選檢測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)字化測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)指光測(cè)量，測(cè)量完成后自動(dòng)返回測(cè)量結(jié)果。

3.3?姿態(tài)評(píng)價(jià)

點(diǎn)擊“姿態(tài)評(píng)價(jià)”進(jìn)入姿態(tài)評(píng)價(jià)子界面，進(jìn)行點(diǎn)超差和左右側(cè)檢測(cè)點(diǎn)對(duì)稱性等數(shù)據(jù)分析，點(diǎn)擊“設(shè)定目標(biāo)姿態(tài)”按鈕，進(jìn)入設(shè)定目標(biāo)姿態(tài)界面可以查看定位器的運(yùn)動(dòng)量，調(diào)姿后的檢測(cè)點(diǎn)的預(yù)計(jì)超差。通過修改理論目標(biāo)位姿，可查看調(diào)整到該位姿下的定位器運(yùn)動(dòng)量和檢測(cè)點(diǎn)的預(yù)計(jì)超差。

3.4?路徑規(guī)劃

姿態(tài)評(píng)價(jià)確定部件當(dāng)前姿態(tài)后，點(diǎn)擊“路徑規(guī)劃”，進(jìn)入路徑規(guī)劃子界面，將部件的當(dāng)前姿態(tài)和設(shè)定目標(biāo)姿態(tài)發(fā)送給集成控制系統(tǒng)進(jìn)行定位器運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃，接收到集成控制系統(tǒng)返回的路徑規(guī)劃數(shù)據(jù)，界面顯示定位器的移動(dòng)量、當(dāng)前位置及目標(biāo)位置。

3.5?姿態(tài)調(diào)整

確定路徑規(guī)劃定位器運(yùn)動(dòng)量后，點(diǎn)擊“姿態(tài)調(diào)整”，進(jìn)入姿態(tài)調(diào)整子界面，向集成控制系統(tǒng)發(fā)送姿態(tài)調(diào)整命令，集成控制系統(tǒng)彈出相關(guān)確認(rèn)對(duì)話框，確定后進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

3.6?激光測(cè)量

點(diǎn)擊“激光測(cè)量”進(jìn)入激光測(cè)量子界面，向數(shù)字化測(cè)量系統(tǒng)發(fā)送檢測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，數(shù)字化測(cè)量系統(tǒng)完成自動(dòng)指光測(cè)量后自動(dòng)返回測(cè)量結(jié)果。

3.7?姿態(tài)評(píng)價(jià)

點(diǎn)擊“姿態(tài)評(píng)價(jià)”進(jìn)入姿態(tài)評(píng)價(jià)子界面，進(jìn)行點(diǎn)超差和左右側(cè)檢測(cè)點(diǎn)對(duì)稱性等數(shù)據(jù)分析，點(diǎn)擊“設(shè)定目標(biāo)姿態(tài)”按鈕，進(jìn)入設(shè)定目標(biāo)姿態(tài)界面可以查看定位器的運(yùn)動(dòng)量，調(diào)姿后的檢測(cè)點(diǎn)的預(yù)計(jì)超差。通過修改理論目標(biāo)位姿，可查看調(diào)整到該位姿下的定位器運(yùn)動(dòng)量和檢測(cè)點(diǎn)的預(yù)計(jì)超差。

若不滿足要求，則可通過勾選不同檢測(cè)點(diǎn)再次進(jìn)行姿態(tài)評(píng)價(jià)和姿態(tài)調(diào)整操作。點(diǎn)擊“重新調(diào)姿”進(jìn)行路徑規(guī)劃，回到3.4步驟。

第四章對(duì)接

對(duì)接任務(wù)主要包括前中機(jī)身對(duì)接和中后機(jī)身對(duì)接。以前中機(jī)身對(duì)接為例。此操作通過集成控制系統(tǒng)人工模式下操作即可。

4.1?對(duì)接準(zhǔn)備

主界面點(diǎn)擊“機(jī)身對(duì)接”，選擇前中對(duì)接，進(jìn)入前中對(duì)接界面，點(diǎn)擊“對(duì)接準(zhǔn)備”，按照彈出對(duì)話框取消電機(jī)抱閘，完成對(duì)接準(zhǔn)備。

4.2?機(jī)身對(duì)接

點(diǎn)擊“對(duì)接準(zhǔn)備”，確認(rèn)相關(guān)運(yùn)動(dòng)條件，輸入運(yùn)動(dòng)量，確認(rèn)運(yùn)動(dòng)即可。

第五章定位器撤離

一、系統(tǒng)初始化：點(diǎn)擊【初始化】按鍵，進(jìn)入系統(tǒng)初始化界面，點(diǎn)擊【系統(tǒng)配置】按鍵，選擇“調(diào)姿模式”;

二、定位器撤離：返回主界面，點(diǎn)擊【定位器撤離】按鈕，根據(jù)實(shí)際需要，選擇“十定位器下架?/?六定位器下架”模式;

三、進(jìn)入定位器撤離操作界面，分別選擇不同的定位器，在定位器單獨(dú)控制界面中（如XXX復(fù)位），首先降低相應(yīng)定位器的Z軸，使球頭/球窩脫離，后繼續(xù)將定位器Z軸降低一定的高度，便可通過“復(fù)位”功能將定位器運(yùn)動(dòng)至設(shè)備零點(diǎn);

四、定位器撤離界面中【定位器撤離】按鍵無實(shí)際功能，僅提醒需要進(jìn)行相應(yīng)的工藝操作。

第六章整機(jī)下架

一、系統(tǒng)初始化：點(diǎn)擊【初始化】按鍵，進(jìn)入系統(tǒng)初始化界面，點(diǎn)擊【系統(tǒng)配置】按鍵，根據(jù)當(dāng)前下架方式（六定位器下架?/?十定位器下架），選擇相應(yīng)的下架操作;

二、整機(jī)下架：返回主界面，點(diǎn)擊【整機(jī)下架】按鍵，進(jìn)入整機(jī)下架界面，點(diǎn)擊【旋轉(zhuǎn)路徑】按鍵，根據(jù)對(duì)話框內(nèi)容輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊確定;系統(tǒng)計(jì)算出旋轉(zhuǎn)路徑后將顯示路徑數(shù)據(jù)，校驗(yàn)數(shù)據(jù)是否在正常值范圍內(nèi)，點(diǎn)擊對(duì)話框上“確定”按鈕，完成旋轉(zhuǎn)路徑規(guī)劃;

三、點(diǎn)擊【整機(jī)旋轉(zhuǎn)】按鈕，完成整機(jī)調(diào)平工作;

四、點(diǎn)擊【整機(jī)下架】按鈕，彈出“整機(jī)升降”對(duì)話框，輸入相應(yīng)的數(shù)值，完成下架工作;

五、定位器撤離：整機(jī)落地后，返回主界面，點(diǎn)擊【整機(jī)出站】按鈕，進(jìn)入整機(jī)出站界面;

六、分別點(diǎn)擊界面中的具體定位器，在彈出的定位器單獨(dú)運(yùn)動(dòng)控制對(duì)話框中，可通過單軸控制?/?復(fù)位的方式將相對(duì)應(yīng)的定位器復(fù)位至零點(diǎn)位置;“復(fù)位”操作的工作步驟為：先降低高度方向（Z軸）至零點(diǎn)，后X、Y軸同時(shí)復(fù)位，防止高度方向有干涉;

七、所有定位器復(fù)位后，退出系統(tǒng)，下電，完成定位器撤離。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

吳亞楠，江蘇南通，1989年5月，本科，研究方向?激光跟蹤儀在飛機(jī)對(duì)接裝配中的應(yīng)用。