基于激光跟蹤儀在飛機對接裝配中的應用

【摘??要】飛機裝配是飛機制造過程中的重要環(huán)節(jié)。飛機裝配過程就是將大量的飛機零件按圖紙、技術要求等進行組合、連接的過程。飛機部件對接是飛機總裝階段的主要工作，是指由多個相鄰組件或部件連接形成飛機大型結(jié)構(gòu)件。

目前上飛公司裝配車間引進了一套由浙江大學研發(fā)的一套自動對接裝配系統(tǒng)。機身對接裝配系統(tǒng)由工藝集成管理系統(tǒng)、集成控制系統(tǒng)、數(shù)字化測量系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)四個子系統(tǒng)組成的。

本文的主要工作概括如下：

第一，按照機身對接裝配的工藝流程進行系統(tǒng)準備、吊裝入位、調(diào)資、對接等。

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

【關鍵詞】飛機裝配;飛機部件對接;激光跟蹤儀

第一章系統(tǒng)準備

1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)準備

1.2數(shù)字化測量系統(tǒng)準備

1.3工藝集成系統(tǒng)準備

1.4集成控制系統(tǒng)準備

第二章吊裝入位

2.1吊裝入位準備

2.2入位支撐

2.3單點操作

第三章調(diào)姿

3.1調(diào)姿準備

3.2激光測量

3.3姿態(tài)評價

3.4路徑規(guī)劃

3.5姿態(tài)調(diào)整

3.6激光測量

3.7姿態(tài)評價

第四章對接

4.1對接準備

4.2機身對接

第五章定位器撤離

第六章整機下架

第一章系統(tǒng)準備

1.1?數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)準備

1.1.1前序工位的數(shù)據(jù)傳遞

一、將前機身（211工位）、中機身（212工位）和后機身（213工位）的檢測點測量數(shù)據(jù)更新數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的機型管理界面的檢測點選項下對應檢測點數(shù)據(jù)。

二、將前機身（211工位）、中機身（212工位）和后機身（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身、中機身和后機身的支撐球頭位置數(shù)據(jù)，便于指光準確。

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

1.1.2任務參數(shù)配置

調(diào)姿任務參數(shù)配置主要指調(diào)姿參數(shù)頁中的飛機坐標系下目標姿態(tài)的設置和姿態(tài)測量點序列。

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

姿態(tài)測量點序列指部件姿態(tài)調(diào)整時采用的檢測點，將任務管理界面檢測點中所有組件標記該部件的檢測點都顯示在左側(cè)，通過按鈕選擇排序右側(cè)的檢測點序列。

1.2?數(shù)字化測量系統(tǒng)準備

1.2.1跟蹤儀準備

現(xiàn)場準備足夠數(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)，但不可與幾個系統(tǒng)重復。

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，進入第4個選項，登錄口令為Administrator。

1.2.2跟蹤儀連接

打開數(shù)字化測量系統(tǒng)，首先進行系統(tǒng)設置，連接SA;然后進行儀器連接，點擊“儀器連接”界面下的連接儀器按鈕，選擇跟蹤儀編號，輸入跟蹤儀IP，勾選“是否初始化”，進行連接并初始化跟蹤儀。

1.2.3跟蹤儀轉(zhuǎn)站

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

通過選擇儀器編號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)準備

打開工藝集成管理系統(tǒng)，點擊“新建任務”，配置機型和架次，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，點擊“新建”，完成新建任務。

1.4?集成控制系統(tǒng)準備

1.4.1系統(tǒng)初始化

打開集成控制系統(tǒng)軟件進入主界面，點擊“初始化”按鈕，進入系統(tǒng)初始化主界面，點擊“系統(tǒng)配置”，進行系統(tǒng)配置，檢查所有電氣、運動控制卡、運動控制網(wǎng)絡節(jié)點是否正常，若系統(tǒng)配置失敗，請根據(jù)提示查找原因。

系統(tǒng)配置完成后，切換到自動模式下，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，完成機型、架次和設備零點的配置。

1.4.2系統(tǒng)自檢

點擊“系統(tǒng)自檢”按鈕，進入系統(tǒng)自檢子界面，集成控制系統(tǒng)會自動返回自檢成功的命令，但不運動。

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

第二章吊裝入位

吊裝入位任務主要包括前機身吊裝入位、中機身吊裝入位和后機身吊裝入位。以中機身吊裝入位為例。

2.1?吊裝入位準備

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

2.2?入位支撐

將集成控制系統(tǒng)切換到自動模式下，在工藝集成管理系統(tǒng)下執(zhí)行中機身入位任務，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，生成任務報告。

2.3?單點操作

單個定位器操作通過集成控制系統(tǒng)，切換到人工模式，主界面點擊“機身吊裝”，選擇“中機身”，進入中機身吊裝主界面，首先點擊“吊裝準備”取消電機抱閘，然后點擊“工作配置”，輸入定位器目標位置，確認相關注意事項，進行各個定位器不同步運動。

第三章調(diào)姿

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

3.1?調(diào)姿準備

確保數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相關檢測點的理論數(shù)據(jù)正確，中機身調(diào)姿任務相關參數(shù)配置正確;

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

在工藝集成管理系統(tǒng)任務管理界面，點擊“中機身調(diào)姿”，進入中機身調(diào)姿界面;點擊“部件調(diào)姿”開始調(diào)姿任務，向集成控制系統(tǒng)和數(shù)字化測量系統(tǒng)發(fā)送系統(tǒng)準備任務，集成控制系統(tǒng)根據(jù)提示完成取消抱閘等相關任務，自動返回系統(tǒng)準備成功命令。

3.2?激光測量

工藝集成管理系統(tǒng)接收到系統(tǒng)準備成功命令后，點擊“激光測量”，進入激光測量子界面，列表中顯示檢測點數(shù)據(jù)，再點擊“激光測量”將所有勾選檢測點的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)字化測量系統(tǒng)進行自動指光測量，測量完成后自動返回測量結(jié)果。

3.3?姿態(tài)評價

點擊“姿態(tài)評價”進入姿態(tài)評價子界面，進行點超差和左右側(cè)檢測點對稱性等數(shù)據(jù)分析，點擊“設定目標姿態(tài)”按鈕，進入設定目標姿態(tài)界面可以查看定位器的運動量，調(diào)姿后的檢測點的預計超差。通過修改理論目標位姿，可查看調(diào)整到該位姿下的定位器運動量和檢測點的預計超差。

3.4?路徑規(guī)劃

姿態(tài)評價確定部件當前姿態(tài)后，點擊“路徑規(guī)劃”，進入路徑規(guī)劃子界面，將部件的當前姿態(tài)和設定目標姿態(tài)發(fā)送給集成控制系統(tǒng)進行定位器運動路徑規(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量、當前位置及目標位置。

3.5?姿態(tài)調(diào)整

確定路徑規(guī)劃定位器運動量后，點擊“姿態(tài)調(diào)整”，進入姿態(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)彈出相關確認對話框，確定后進行運動。

3.6?激光測量

點擊“激光測量”進入激光測量子界面，向數(shù)字化測量系統(tǒng)發(fā)送檢測點數(shù)據(jù)，數(shù)字化測量系統(tǒng)完成自動指光測量后自動返回測量結(jié)果。

3.7?姿態(tài)評價

點擊“姿態(tài)評價”進入姿態(tài)評價子界面，進行點超差和左右側(cè)檢測點對稱性等數(shù)據(jù)分析，點擊“設定目標姿態(tài)”按鈕，進入設定目標姿態(tài)界面可以查看定位器的運動量，調(diào)姿后的檢測點的預計超差。通過修改理論目標位姿，可查看調(diào)整到該位姿下的定位器運動量和檢測點的預計超差。

若不滿足要求，則可通過勾選不同檢測點再次進行姿態(tài)評價和姿態(tài)調(diào)整操作。點擊“重新調(diào)姿”進行路徑規(guī)劃，回到3.4步驟。

第四章對接

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

4.1?對接準備

主界面點擊“機身對接”，選擇前中對接，進入前中對接界面，點擊“對接準備”，按照彈出對話框取消電機抱閘，完成對接準備。

4.2?機身對接

點擊“對接準備”，確認相關運動條件，輸入運動量，確認運動即可。

第五章定位器撤離

一、系統(tǒng)初始化：點擊【初始化】按鍵，進入系統(tǒng)初始化界面，點擊【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，點擊【定位器撤離】按鈕，根據(jù)實際需要，選擇“十定位器下架?/?六定位器下架”模式;

三、進入定位器撤離操作界面，分別選擇不同的定位器，在定位器單獨控制界面中（如XXX復位），首先降低相應定位器的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“復位”功能將定位器運動至設備零點;

四、定位器撤離界面中【定位器撤離】按鍵無實際功能，僅提醒需要進行相應的工藝操作。

第六章整機下架

一、系統(tǒng)初始化：點擊【初始化】按鍵，進入系統(tǒng)初始化界面，點擊【系統(tǒng)配置】按鍵，根據(jù)當前下架方式（六定位器下架?/?十定位器下架），選擇相應的下架操作;

二、整機下架：返回主界面，點擊【整機下架】按鍵，進入整機下架界面，點擊【旋轉(zhuǎn)路徑】按鍵，根據(jù)對話框內(nèi)容輸入相應的數(shù)據(jù)，點擊確定;系統(tǒng)計算出旋轉(zhuǎn)路徑后將顯示路徑數(shù)據(jù)，校驗數(shù)據(jù)是否在正常值范圍內(nèi)，點擊對話框上“確定”按鈕，完成旋轉(zhuǎn)路徑規(guī)劃;

三、點擊【整機旋轉(zhuǎn)】按鈕，完成整機調(diào)平工作;

四、點擊【整機下架】按鈕，彈出“整機升降”對話框，輸入相應的數(shù)值，完成下架工作;

五、定位器撤離：整機落地后，返回主界面，點擊【整機出站】按鈕，進入整機出站界面;

六、分別點擊界面中的具體定位器，在彈出的定位器單獨運動控制對話框中，可通過單軸控制?/?復位的方式將相對應的定位器復位至零點位置;“復位”操作的工作步驟為：先降低高度方向（Z軸）至零點，后X、Y軸同時復位，防止高度方向有干涉;

七、所有定位器復位后，退出系統(tǒng)，下電，完成定位器撤離。

參考文獻：

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[6]范林;王哲.模塊化技術在飛機研制中的應用，航空科學技術，2010

作者簡介：

吳亞楠，江蘇南通，1989年5月，本科，研究方向?激光跟蹤儀在飛機對接裝配中的應用。