飞机蒙皮钻铆机械臂自动跟踪测量关键技术研究

发布时间：2019-08-27 19:53

【摘要】：随着飞机装配的数字化、自动化、柔性化的不断提高,飞机自动钻铆系统是新一代飞机研制的关键技术之一,为了适应飞机制造和装配准确度要求,目前柔性自动钻铆技术在国外飞机制造公司已经应用于不同领域,大大提高了装配效率和质量,我国柔性自动钻铆技术研究还处于起步阶段,由于外国的技术封锁,本论文对飞机柔性钻铆机械臂关键技术进行了研究,柔性钻铆机械臂一般由刚强度机械臂和钻铆末端执行器及位姿检测补偿系统构成。针对刚强度机械臂所存在的固有定位误差,对工业机械臂进行了运动学建模,分析了工业机械臂各关节坐标系建立方法及关节坐标系之间的转换矩阵并应用MATLAB软件对其机械臂进行正向运动学和逆向运动学数值计算及仿真验证,构建了工业机械臂微分运动学模型及距离补偿算法。针对位姿检测补偿系统,在机械臂运动学特性分析的基础上,采用“眼在手外“的单目视觉测量系统对安装在机械臂末端法兰盘与末端执行器的八面体编码特征靶标进行测量,提出基于多面体编码特征点测量靶标的单目视觉姿态估计优化算法解算执行器末端实际值与理论值之间的偏差,将偏差参数进行运动学逆向运动学求解,进一步提高机械臂的绝对定位精度。多面体编码特征靶标具有唯一的识别和多位姿检测特性,避免复杂工作环境对测量的影响,提高了测量精度。对于保证系统测量精度的重要环节之一的像机内参数校准,提出了构建测量网络像机内参数校准方法及像机参数局部修正的校准方法。该方法有效的解决了二维平面靶标在深度方向信息的不足及三维靶标空间的限制等问题,并修正划分的成像平面区域畸变参数,通过实验验证及与其他方法比较证明了该方法的优越性。针对末端执行器测尖的空间位姿解算,提出了建立系统关键位置坐标系通过位姿转换矩阵求解测尖空间坐标值,论文对系统各坐标系之间的转换关系进行分析并求解出各坐标系之间的转换矩阵。分析了系统误差因素,同时搭建实验平台,对系统关键技术进行了验证。
【图文】：

中国民航大学硕士学位论文第一章 绪论.1 飞机自动化钻铆的重要性铆接是飞机各部件之间装配的重要连接工艺，一架飞机在制造过程中需要数十万百万的铆接单元。据数据统计，在飞机装配工作量约占飞机制造工作量的的 40%0%，，其中钻铆工作量约占飞机制造工作量的 30%。传统的飞机装配工艺中如图 1-1孔及铆接均有人工操作完成，工人工作强度大、噪音污染严重、加工装配效率低，质量无法保证。

3（e）悬吊式钻铆设备 (f) 机械臂柔性自动化钻铆设备图 1-2 民用航空领域的自动钻铆设备上述设备的采用极大地简化了工艺流程并提高了钻铆效率，其唯一的主要缺点是
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V260.6

【参考文献】

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本文编号：2529939