一種適用于飛機(jī)壁板自動(dòng)化制孔的法向修正技術(shù)

羅 群，李歡慶，張一帆，薛 宏，劉 鵬

（1.中航工業(yè)西安飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)股份有限公司，西安710089；2.浙江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，杭州310027）

在飛機(jī)裝配領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)件的連接是整機(jī)裝配過(guò)程中較為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，一架大型飛機(jī)上往往分布有數(shù)百萬(wàn)個(gè)連接件。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，飛機(jī)結(jié)構(gòu)由于疲勞失效產(chǎn)生的事故中，70%出現(xiàn)在連接處，其中絕大多數(shù)疲勞裂紋源產(chǎn)生在連接孔處[1]。新機(jī)型對(duì)壽命、可靠性的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)手工鉆孔、鉚接等工藝方法具有勞動(dòng)強(qiáng)度高、勞動(dòng)條件差等特點(diǎn)，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代飛機(jī)的裝配需求，而自動(dòng)化、柔性化鉆鉚系統(tǒng)可以有效克服相關(guān)缺點(diǎn)，并大幅提高裝配效率，在飛機(jī)制造企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

目前，自動(dòng)化、柔性化制孔系統(tǒng)按載體主要可分為機(jī)器人和專用機(jī)床兩大類。由于工業(yè)機(jī)器人具有較高的柔性和可達(dá)性，且占用空間較小，采用機(jī)器人連接終端執(zhí)行器的自動(dòng)制孔系統(tǒng)逐漸被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)零部件的裝配。例如，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)翼壁板與骨架的自動(dòng)化裝配，EI公司聯(lián)合空客公司研發(fā)了一種機(jī)器人柔性裝配系統(tǒng)；劉順濤等[2]根據(jù)飛機(jī)裝配過(guò)程中自動(dòng)制孔的特點(diǎn)和要求研究了飛機(jī)蒙皮的自動(dòng)制孔工藝；航空工業(yè)成飛設(shè)計(jì)了飛機(jī)小曲率翼面部件機(jī)器人制孔系統(tǒng)[3]；Yuan等[4]為了實(shí)現(xiàn)鉆頭姿態(tài)的調(diào)整，設(shè)計(jì)了一種微型姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)，有效保證了制孔垂直度。

此外，由于自動(dòng)鉆鉚機(jī)具有優(yōu)良的剛度特性，能夠有效降低鉆孔和鉚接過(guò)程中的動(dòng)態(tài)擾動(dòng)，也被廣泛運(yùn)用于飛機(jī)壁板結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)制孔和連接。在自動(dòng)鉆鉚設(shè)備的研制中，美國(guó)和德國(guó)等國(guó)家占據(jù)市場(chǎng)主要份額[5]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)以浙江大學(xué)和南京航空航天大學(xué)等科研單位為代表，在自動(dòng)鉆鉚機(jī)的研制方面也取得了顯著的成果[6?7]。

隨著自動(dòng)化制孔設(shè)備的廣泛應(yīng)用，相應(yīng)地，基于自動(dòng)化設(shè)備的制孔工藝也獲得了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。由于飛機(jī)結(jié)構(gòu)采用多級(jí)裝配體系，受多源耦合裝配誤差影響，壁板等大型柔性結(jié)構(gòu)件的實(shí)際外形不可避免地會(huì)與理論數(shù)模出現(xiàn)偏差?；跈C(jī)器人或者鉆鉚機(jī)等專用機(jī)床的自動(dòng)制孔設(shè)備在執(zhí)行制孔任務(wù)時(shí)，為了確保制孔精度，需要對(duì)實(shí)際制孔孔位和法向等制孔工藝參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償或修正。

董躍輝等[8]利用光柵尺的閉環(huán)反饋控制機(jī)器人的制孔孔位和垂直度精度，滿足航空制造要求。Zhu等[9]利用基準(zhǔn)孔的孔位偏差，構(gòu)建了待制孔區(qū)域雙線性誤差曲面，實(shí)現(xiàn)了對(duì)待制孔孔位的線性插值補(bǔ)償。董輝躍等[10]采用二項(xiàng)式曲線邊界擬合了理想曲面，并構(gòu)造了誤差Coons曲面函數(shù)，相對(duì)于雙線性插值方法，該方法的孔位補(bǔ)償精度更高。進(jìn)一步地，為了準(zhǔn)確表達(dá)機(jī)身段對(duì)接面處的三次曲面，畢運(yùn)波等[11]在孔位誤差補(bǔ)償模型中引入了曲面法矢信息。石循磊等[12]通過(guò)建立基準(zhǔn)孔孔位偏差的Kriging模型，預(yù)測(cè)了待制孔的孔位偏差，為基準(zhǔn)孔的增添和布置提供了依據(jù)。此外，王青等[13]考慮了約束孔孔位與骨架溝槽等關(guān)鍵特征的邊距，并利用Shepard插值法對(duì)其余孔的孔位進(jìn)行了修正，在保留原孔位的分布特征的同時(shí)滿足了對(duì)制孔邊距的要求。

除孔位精度補(bǔ)償外，自動(dòng)化制孔中的法向修正技術(shù)也是工藝優(yōu)化的一個(gè)重要方面。薛漢杰等[14]基于三點(diǎn)接觸式位移傳感器實(shí)現(xiàn)了末端執(zhí)行器的法向調(diào)整。Zhang等[15]提出四點(diǎn)擬合球面算法，將制孔點(diǎn)曲面法矢近似為球面上的法矢，該方法將制孔區(qū)域簡(jiǎn)化為球面，不適用于具有復(fù)雜形面的結(jié)構(gòu)。近年來(lái)，非接觸測(cè)量技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，應(yīng)用也越加廣泛，鄒冀華等[16]通過(guò)安裝四個(gè)高度一致的激光位移傳感器調(diào)整法向，但該方法對(duì)傳感器安裝時(shí)的精度提出了較高的要求。進(jìn)一步地，畢運(yùn)波等[17]提出通過(guò)標(biāo)定獲得激光位移傳感器的零點(diǎn)位置和激光方向，從而計(jì)算出加工表面的實(shí)際法矢，但此方法需要對(duì)飛機(jī)壁板上每個(gè)待加工孔進(jìn)行法向檢測(cè)，若法向精度超差，則需調(diào)整末端執(zhí)行器位姿，對(duì)制孔綜合效率有一定的影響；并且，由于復(fù)雜飛機(jī)結(jié)構(gòu)如機(jī)翼壁板具有雙曲率、連接螺栓密集的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，激光光束很容易射入已加工的孔內(nèi)，造成法向修正錯(cuò)誤制成斜孔的問(wèn)題，同時(shí)，對(duì)于靠近邊界的孔，部分激光位移傳感器的位置將超出待加工曲面邊界，無(wú)法進(jìn)行測(cè)量。

因此，本文針對(duì)復(fù)雜曲率壁板自動(dòng)化制孔中的法向精度控制問(wèn)題，提出了一種基于基準(zhǔn)孔信息插值的修正算法。采用激光位移傳感器對(duì)各基準(zhǔn)孔進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算得到各基準(zhǔn)孔的實(shí)際法矢方向，并利用視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)各基準(zhǔn)孔孔位進(jìn)行測(cè)量以獲得孔位偏差，基于基準(zhǔn)孔的孔位和法向信息，利用本文提出的插值算法即可實(shí)現(xiàn)其余孔位的法向修正。該方法能夠避免密集點(diǎn)陣制孔中可能出現(xiàn)的法矢誤測(cè)、邊界孔測(cè)量不可達(dá)等問(wèn)題。同時(shí)制孔對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，本文提出的法向修正方法能夠在保證制孔法向精度的同時(shí)，有效提高制孔效率，這將進(jìn)一步提升中國(guó)復(fù)雜曲率壁板的自動(dòng)化制孔水平。

1 系統(tǒng)架構(gòu)及加工工藝設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)組成

壁板自動(dòng)化制孔系統(tǒng)主要由工裝設(shè)備、測(cè)量?jī)x器、相關(guān)軟件系統(tǒng)組成，如圖1所示。工裝設(shè)備主要包括工裝型架、工業(yè)機(jī)器人、移動(dòng)平臺(tái)和終端執(zhí)行器；測(cè)量?jī)x器主要指激光跟蹤儀及其附屬設(shè)備；軟件系統(tǒng)由離線編程與仿真系統(tǒng)、機(jī)器人控制系統(tǒng)、自動(dòng)化制孔控制系統(tǒng)以及激光跟蹤儀測(cè)量系統(tǒng)組成。其中終端執(zhí)行器主要由主軸模塊、視覺(jué)找正模塊、法向檢測(cè)模塊和壓力腳模塊等組成，如圖2所示。主軸模塊主要完成軸向進(jìn)給與旋轉(zhuǎn)，以進(jìn)行鉆孔锪窩；視覺(jué)找正模塊用于對(duì)預(yù)連接緊固件中心進(jìn)行找正，以確定其實(shí)際位置；法向檢測(cè)模塊用于測(cè)量待制孔處蒙皮曲面的實(shí)際法向，若實(shí)際法向垂直度偏差過(guò)大，則需調(diào)整末端執(zhí)行器姿態(tài)，使主軸軸線與待鉆孔處壁板法線方向一致；壓力腳模塊用于在鉆孔過(guò)程中穩(wěn)定及壓緊壁板，并保證壁板表面與主軸軸線垂直。

圖1 飛機(jī)壁板自動(dòng)化制孔系統(tǒng)Fig.1 Automatic drilling system of aircraft panels

圖2 制孔末端執(zhí)行器Fig.2 End effector with multifunction integrated

1.2 工藝流程設(shè)計(jì)

由于加工工藝對(duì)制孔質(zhì)量起決定性的作用，因此，本文重新設(shè)計(jì)了自動(dòng)化制孔設(shè)備實(shí)現(xiàn)制孔加工的整體工藝流程及單孔制孔锪窩加工時(shí)制孔設(shè)備工作模塊的工藝順序及動(dòng)作。

1.2.1 自動(dòng)化設(shè)備加工工藝過(guò)程設(shè)計(jì)

壁板自動(dòng)制孔設(shè)備的整體加工工藝流程如圖3所示。其中關(guān)鍵過(guò)程的功能如下所述。

圖3 總體加工工藝過(guò)程Fig.3 Overall manufacturing process

離線編程：基于CATIA二次開發(fā)接口開發(fā)了自動(dòng)化制孔離線編程系統(tǒng)，主要完成：從三維模型中實(shí)現(xiàn)孔位和法向信息的自動(dòng)提取，結(jié)合由人工設(shè)置的孔幾何信息，構(gòu)建待制孔的基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)集；人工確定參考孔和預(yù)連接孔的位置，并在三維模型上進(jìn)行標(biāo)注；以所需刀具的類型為依據(jù)，對(duì)待加工孔進(jìn)行分類，并制定相關(guān)孔的切削工藝；輔助工藝動(dòng)作編輯；調(diào)用機(jī)床仿真程序生成可執(zhí)行的加工程序。

加工仿真：在仿真軟件中導(dǎo)入壁板自動(dòng)制孔設(shè)備三維模型及離線編程系統(tǒng)生成的加工孔位置文件，構(gòu)建特定的仿真環(huán)境，通過(guò)對(duì)已分類的加工程序進(jìn)行制孔設(shè)備的運(yùn)動(dòng)路徑仿真，確認(rèn)各程序塊執(zhí)行時(shí)安全無(wú)碰撞的程序塊輸出至離線編程系統(tǒng)進(jìn)行后置處理。

傳感器校準(zhǔn)：為確保加工質(zhì)量，在制孔設(shè)備開始加工之前，需要對(duì)設(shè)備上傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)工作在試切臺(tái)上進(jìn)行，主要包括法向測(cè)量傳感器校準(zhǔn)和視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)。

基準(zhǔn)孔測(cè)量與法向插值：利用視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)參考孔實(shí)際位置進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算獲取參考孔實(shí)際位置與理論位置的偏差；同時(shí)，利用已校準(zhǔn)的法向檢測(cè)單元對(duì)參考孔的實(shí)際法向進(jìn)行測(cè)量，獲取參考孔實(shí)際法向；基于基準(zhǔn)孔信息完成待制孔法向插值。

孔位修正：根據(jù)參考孔實(shí)際位置偏差，通過(guò)一定算法規(guī)則對(duì)參考孔覆蓋的加工孔進(jìn)行位置修正，勻化參考孔的誤差，使得孔間距滿足設(shè)計(jì)要求。

試切加工：以與加工對(duì)象同種材料的試切板為試加工對(duì)象，通過(guò)試切加工，驗(yàn)證刀具質(zhì)量、锪窩角度和深度等加工參數(shù)。

制孔锪窩：在基準(zhǔn)孔數(shù)據(jù)采集完成后，對(duì)壁板非基準(zhǔn)孔進(jìn)行制孔并锪窩。

1.2.2 單孔加工流程設(shè)計(jì)

執(zhí)行單孔鉆孔锪窩的加工流程如圖4所示。制孔設(shè)備先進(jìn)行加工程序的讀取，并依次運(yùn)動(dòng)到每個(gè)制孔位置，繼而調(diào)用孔位和法向修正程序?qū)?shí)際制孔位置和法向進(jìn)行修正；然后將壓腳伸出壓緊壁板，以消除局部層間間隙并提高制孔過(guò)程中的穩(wěn)定性；之后刀具快速進(jìn)給至加工表面一定距離，對(duì)刀具噴霧冷卻潤(rùn)滑后進(jìn)行刀具切削進(jìn)給加工，進(jìn)給速度和進(jìn)給距離依據(jù)切削工藝設(shè)定，加工完成后快速退刀至安全平面。整個(gè)切削過(guò)程開啟真空吸屑，保持孔表面清潔并避免切屑纏繞刀具。若還有孔未完成加工，首先檢測(cè)刀具類型是否正確，然后執(zhí)行下一個(gè)孔的定位工作，重復(fù)上述過(guò)程。當(dāng)所有孔都完成加工，則將自動(dòng)化制孔設(shè)備運(yùn)行至安全位置，結(jié)束加工循環(huán)。

圖4 單孔加工流程圖Fig.4 Drilling process of a single hole

2 復(fù)雜曲面密集點(diǎn)陣法向修正

末端執(zhí)行器搭載的法向檢測(cè)單元由4個(gè)激光位移傳感器組成，標(biāo)定后的法向檢測(cè)單元可以確定被測(cè)物體上的4個(gè)點(diǎn)的位置，通過(guò)這些點(diǎn)擬合待加工孔周圍的局部平面，從而得到該加工孔實(shí)際的法向方向。若法向垂直度偏差超過(guò)給定的參考值，則按實(shí)際法向修正末端執(zhí)行器姿態(tài)，然后進(jìn)行制孔操作[17]。

基于激光位移傳感器的法向修正方法存在明顯的局限，因此，制孔時(shí)首先需要對(duì)飛機(jī)壁板上每個(gè)待加工孔進(jìn)行單獨(dú)測(cè)量并修正，這嚴(yán)重影響制孔綜合效率；其次，由于機(jī)翼壁板等具有雙曲率、連接螺栓密集的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，激光光束很容易射入已加工的孔內(nèi)，造成法向修正錯(cuò)誤制成斜孔的問(wèn)題，同時(shí)，對(duì)于靠近邊界的孔，激光位移傳感器將超出曲面邊界，無(wú)法進(jìn)行測(cè)量，如圖5所示。

圖5 法向修正問(wèn)題描述Fig.5 Description of normal correction problem

為了避免法向修正錯(cuò)誤問(wèn)題的發(fā)生并且提高法向修正效率，本文提出如下法向修正方法：預(yù)先選取4個(gè)基準(zhǔn)孔，分別利用激光位移傳感器和視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行法向和孔位測(cè)量，根據(jù)測(cè)得的基準(zhǔn)孔實(shí)際法向和孔位，以三次曲線擬合邊界，并基于擬合得到的邊界曲線和基準(zhǔn)點(diǎn)信息，構(gòu)造雙線性Coons曲面，從而計(jì)算得出孔位偏移后對(duì)應(yīng)的曲面的法矢。

2.1 基準(zhǔn)孔孔位找正

由于產(chǎn)品不可避免地存在制造誤差，同時(shí)壁板定位工裝會(huì)引起產(chǎn)品裝配定位誤差，并且末端執(zhí)行器多功能結(jié)構(gòu)存在誤差累積效應(yīng)，單獨(dú)依靠理論模型不能達(dá)到要求的孔位精度，而孔位偏差將對(duì)法向精度產(chǎn)生影響，因此，在對(duì)待制孔進(jìn)行法向修正之前，需要先確定基準(zhǔn)孔的孔位誤差。

本文采用基于視覺(jué)相機(jī)的二維圖像處理技術(shù)進(jìn)行基準(zhǔn)孔孔位找正。通過(guò)視覺(jué)相機(jī)對(duì)制孔面進(jìn)行視覺(jué)拍照測(cè)量，然后視覺(jué)找正系統(tǒng)對(duì)所拍攝的圖像進(jìn)行像素計(jì)算處理，計(jì)算出定位孔的幾何中心，同時(shí)調(diào)用找正算法，計(jì)算出視覺(jué)相機(jī)當(dāng)前所處位置與定位釘幾何中心的偏差值，相應(yīng)的數(shù)據(jù)將傳送到集成控制系統(tǒng)中[18]。該視覺(jué)找正系統(tǒng)的界面如圖6所示。

圖6 視覺(jué)測(cè)量界面Fig.6 Visual measurement interface

2.2 基于基準(zhǔn)孔插值的法向修正

以如圖7所示的曲面片表征壁板蒙皮的外形，曲面上的點(diǎn)(x,y,z)可表示為雙參數(shù)u和ω的函數(shù)

圖7 法向修正原理圖Fig.7 Schematic diagram of normal correction

式中u,ω∈[0,1]。

曲面片的4個(gè)角點(diǎn)，即各基準(zhǔn)孔的中心，在直角坐標(biāo)系下的坐標(biāo)分別為P1、P2、P3、P4，在曲線坐標(biāo)系下的坐標(biāo)分別為P(0,0)、P(0,1)、P(1,0)、P(1,1)，各角點(diǎn)與理論值之間的偏差記為ΔP1、ΔP2、ΔP3、ΔP4，角點(diǎn)處的實(shí)際法矢由法向檢測(cè)單元獲得，分別為n1、n2、n3、n4。

2.2.1 曲面邊界切矢計(jì)算

擬合邊界曲線需要知道各端點(diǎn)的切矢，各切矢可由各角點(diǎn)坐標(biāo)及法向計(jì)算得到，記點(diǎn)A處的法矢n1和AB張成的平面為α，其單位法向量為nα，則曲線AB在端點(diǎn)A處的單位切矢為

同理，曲線AB在端點(diǎn)B處的單位切矢為τ2，曲線CD在端點(diǎn)C和D處的單位切矢分別為τ3、τ4，曲線AD和BC在端點(diǎn)處的單位切矢分別為

τ′1、τ′4、τ′2、τ′3。

2.2.2 邊界曲線擬合

考慮到機(jī)翼壁板具有雙曲率的結(jié)構(gòu)特征，為確保該插值方法的適用性，需要以參數(shù)三次曲線來(lái)表征邊界曲線，其表達(dá)式記為

切矢為

式中：a0、a1、a2、a3為待定矢量。給定曲線的首末端點(diǎn)P1、P2及切矢τ1、τ2，可以擬合曲線如下

式中

同理，P3、P4之間的曲線有P(u,ω)

式中

P′0=[P4P3τ4τ3]T

類似地，P1P2、P2P3之間的曲線可以擬合為

式中

U=[u3u2u-1]

Q0=[P1P4τ′1τ′4]T

Q′0=[P2P3τ′2τ′3]T

2.2.3 曲面構(gòu)造與法矢計(jì)算

對(duì)P(u,0)、P(u,1)、P(0,ω)、P(1,ω)4條邊界進(jìn)行插值，獲得雙線性Coons曲面P(u,ω)[19]（圖7）

式中

ΔP1、ΔP2、ΔP3、ΔP4為各基準(zhǔn)孔的實(shí)際位置與理論位置的偏差，利用視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)獲得，代入式(8)可得到制孔區(qū)域誤差曲面函數(shù)

式中

將制孔點(diǎn)O坐標(biāo)投影到u、ω方向，可得該制孔點(diǎn)在u、ω方向的坐標(biāo)u0、ω0，則該點(diǎn)的誤差向量為

將ΔP(u0,ω0)疊加到O的理論坐標(biāo)即可得到修正后的坐標(biāo)

式中u′0、ω′0為O′在u、ω方向的投影。

又由式(1)可得該曲面上參數(shù)曲線的u向和ω向切矢分別為

曲面在一點(diǎn)的切平面由參數(shù)曲線的u向和ω向切矢所張成，曲面在該點(diǎn)的法矢就是該切平面的法矢，其方向和大小由n=ru×rω求得。單位法矢則為

將u′0、ω′0代入式(13)即可得點(diǎn)O′處的法矢。

3 法向修正試驗(yàn)

為驗(yàn)證本文提出的法向修正算法的有效性，分別采用逐孔檢測(cè)和插補(bǔ)修正兩種方法進(jìn)行制孔試驗(yàn)。首先以法向偏差值0.3°設(shè)置閾值進(jìn)行逐孔檢測(cè)試驗(yàn)，若由激光位移傳感器測(cè)得的實(shí)際法向偏差值大于0.3°，則需調(diào)整終端執(zhí)行器的姿態(tài)；若測(cè)得的實(shí)際法向偏差值小于0.3°，則按理論姿態(tài)進(jìn)行制孔。檢測(cè)結(jié)果如表1、2中逐孔檢測(cè)數(shù)據(jù)列所示。插補(bǔ)修正時(shí)，制孔設(shè)備依據(jù)算法提供的法向數(shù)據(jù)，調(diào)整末端執(zhí)行器的姿態(tài)，并采用激光位移傳感器檢測(cè)此時(shí)待制孔的法向精度，檢測(cè)結(jié)果如表1、2中插補(bǔ)修正數(shù)據(jù)列所示，法向修正結(jié)果均小于0.3°。試驗(yàn)采用與某型機(jī)壁板相同牌號(hào)航空鋁合金制成的1∶1試切件，制孔孔徑為壁板裝配中的典型孔徑：6和8 mm，試驗(yàn)件按直徑分成兩組，每組制孔30個(gè)。設(shè)備制孔時(shí)主軸轉(zhuǎn)速6 000 r/min，進(jìn)給速度400 mm/min，具體試驗(yàn)設(shè)備及局部加工孔如圖8所示。

表1 直徑6 mm孔法向精度檢測(cè)數(shù)據(jù)Table 1 Normal detection data for holes of 6 mm diameter

表2 直徑8 mm孔法向精度檢測(cè)數(shù)據(jù)Table 2 Normal detection data for holes of 8 mm diameter

圖8 試驗(yàn)設(shè)備和局部加工孔Fig.8 Experimental setup and local drilling holes

如圖9、10所示，本文提出的法向修正算法可以將孔垂直度誤差控制在0.3°以內(nèi)，滿足產(chǎn)品±0.5°的要求。同時(shí)，對(duì)兩種方法所用制孔時(shí)間進(jìn)行比較（逐孔法向檢測(cè)用時(shí)852 s，法向插補(bǔ)修正用時(shí)611 s），可以發(fā)現(xiàn)法向插補(bǔ)的效率較逐孔檢測(cè)提高了約25%。

圖9 直徑6 mm孔法向偏差對(duì)比Fig.9 Normal deviation comparison for holes of 6 mm di?ameter

圖10 直徑8 mm孔法向偏差對(duì)比Fig.10 Normal deviation comparison for holes of 8 mm di?ameter

4 結(jié) 論

本文針對(duì)大型飛機(jī)復(fù)雜壁板自動(dòng)化制孔中的法向修正技術(shù)進(jìn)行了研究，提出了一種基于基準(zhǔn)孔實(shí)際法矢和孔位的法向插值方法。

（1）采用三次曲線擬合具有復(fù)雜形面的壁板的邊界，通過(guò)對(duì)擬合的4條邊界和4個(gè)角點(diǎn)進(jìn)行插值，可構(gòu)建表征實(shí)際產(chǎn)品外形的Coons曲面，從而獲得各待制孔的法向。

（2）該方法能夠避免密集點(diǎn)陣制孔中可能出現(xiàn)的法矢誤測(cè)、邊界孔測(cè)量不可達(dá)等問(wèn)題。

（3）制孔對(duì)比試驗(yàn)表明本文提出的法向修正方法能夠在保證制孔法向精度的同時(shí)，有效提高制孔效率，這將進(jìn)一步提升中國(guó)復(fù)雜曲率壁板的自動(dòng)化制孔水平。