飞机总装关重件装配路径规划技术研究

发布时间：2020-05-01 13:13

【摘要】：作为飞机制造的最后一环,飞机总装具有重要地位,且涉及到大量关重件。关重件在飞机总装过程中具有重要意义,它直接影响了飞机整体最终质量。但目前飞机总装过程中关重件的装配作业依然以手工操作为主,自动化程度较低。装配路径规划能够验证飞机装配工艺的合理性,是指导飞机总装关重件装配的有力手段,对提高飞机总装装配效率具有重要意义,其核心内容是为待装配的零部件计算出一条从装配起点到装配终点的无碰撞路径。鉴于飞机总装的复杂性,其关重件的装配路径规划仍然面临着许多难点与挑战。本文针对现有的飞机总装路径规划过程耗时长、路径解不准确等问题,对飞机产品总装阶段的关重零部件装配路径规划中的关键问题进行了研究,主要内容如下:(1)引入位姿空间的概念和虚拟环境中处理三维刚体的基本方法作为装配路径规划的基础;分析了飞机总装关重件路径规划的特点和难点后,提出了研究的总体框架。(2)提出了一种基于双向平衡快速扩展的随机树算法(Bi-RRT)的改进算法——RB-RRT算法。该算法通过引入一种迭代寻优的回收策略和自适应判断开阔空间及狭窄空间的算子,大大提高了飞机总装狭窄空间中关重件的装配路径规划的质量和效率(3)提出了飞机总装关重件路径规划的前后处理方法。两者的结合使得关重件的装配路径符合工程实际。(4)在DELMIA V6平台下设计开发了飞机总装关重件路径规划原型系统,并选取飞机总装过程中的典型关重件为案例,进行了装配路径的计算和优化。
【图文】：

开敞性,飞机结构,飞机,厂房

南京航空航天大学硕士学位论文（1）高维问题通常，三维工作空间中的刚性零件拥有三个平移自由度和三个旋转自由度[37]。对这样一个总共具有 6 个自由度的零件进行路径规划，搜索范围已经比较大了。另外，在装配飞机关重件的过程中，为保证精度和质量，需要大量使用工装、夹具。因此，仅仅将零部件作为路径规划的研究对象并不符合实际工艺，某些情况需要把工装和夹具和零件组合成一个整体考虑。这样，零件和工装夹具一起考虑的组合体的自由度就可能大于 6，其对应的算法复杂度也会更高，就算是采用基于概率完备的算法如 RRT 算法也将变的非常耗时。（2）求解空间大对于飞机总装而言，由于站位数量多、部分零部件尺寸大，，进而整个规划算法的搜索空间也较大。如图 2.5 所示，某飞机总装厂房空间大小为216m × 154m × 12m。在如此大的空间内求解装配路径，会使得搜索算法在不期望的空间内进行大量搜索，可行路径较多但是不一定返回较优路径。

阶段划分,路径规划

南京航空航天大学硕士学位论文长度和质量也是非常关键的目标。所受到的环境约束相对较弱，直接对零部件的包围球进行规采用零件的包围球进行运动阶段的路径规划有两个主要的优简单，能够节约大量的计算资源；其次，采用包围球等于去由度，大大减少了采样算法的求解空间。完成零部件的装配操作。在此路径规划阶段，空间中的障碍，从起点到终点之间的可行路径就比较少。在此阶段为同一会有太大的差异。因此装配阶段只需要寻找到一条可行的装主要目标[48]。C
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V262.4

【参考文献】