專利名稱：用于非磁性工件組裝的盲孔對接定位系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型公開了一種用于非磁性工件組裝的盲孔對接定位系統(tǒng)，尤其適合非磁性大型工件多盲孔孔系的高效對接定位，屬于無損檢測定位技術領域。
背景技術：
隨著現(xiàn)代飛機高速、高機動性能要 求的不斷提高，鈦合金、鋁合金、碳纖維復合材料等非磁性輕型材料在航空制造領域的應用越來越廣。作為機身組件的連接紐帶，裝配制孔的質(zhì)量要求也越來越高。迤今為止，機身大型壁板的組裝制孔技術已經(jīng)歷了從手工裝配、半機械/半自動化裝配、機械/自動化裝配到柔性裝配的發(fā)展歷程。目前，機器人化制孔以其自動化、柔性化、高精度等優(yōu)勢，成為了飛機大型工件裝配制孔技術的發(fā)展主流。由于加工時受到工件對合調(diào)姿、鉆孔沖擊、托架變形及自身弱剛性導致彈性變形等因素的影響，壁板制孔位置(孔的標記點)難以預先確定，必需在制孔前實時測量和計算待加工點的空間位姿。對此，當前主要采取由加工人員現(xiàn)場手工制作孔的標記點，這使制孔的作業(yè)效率受到了嚴重影響。因此，如何迅速確定壁板表面孔的標記點，是實現(xiàn)機器人化柔性制孔必須首要解決的技術問題，尤其壁板組裝制孔中盲孔的對接定位更是如此。

實用新型內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有非磁性大型工件組裝制孔時孔標記點制作技術存在作業(yè)效率低、勞動強度大、工作環(huán)境差等方面的不足，提出了一種用于非磁性大型工件組裝制孔的盲孔對接定位系統(tǒng)，尤其適用于非磁性工件多盲孔孔系的自動對接定位。一種用于非磁性工件組裝的盲孔對接定位系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括搬運機構、安裝于搬運機構的打標裝置，以及系統(tǒng)控制器；上述搬運機構由縱向平移機構、橫向平移機構、縱向微調(diào)機構組成；其中縱向平移機構由縱向柔性導軌組件和縱向滑移組件組成；縱向柔性導軌組件包括一對工字型導軌，工字型導軌底部裝有真空吸盤，頂部嵌有齒條，內(nèi)部設有與上述真空吸盤互通的氣道，兩側(cè)設有縱向滑槽；縱向滑移組件由第一連接板、安裝于第一連接板上的第一驅(qū)動電機、經(jīng)過減速裝置與第一驅(qū)動電機相連并與齒條配合的齒輪、安裝于第一連接板與工字型導軌側(cè)面的縱向滑槽配合的滑輪組成；其中橫向平移機構包括安裝于第一連接板的橫向絲桿，安裝于第一連接板的與橫向絲桿一端相連的第二驅(qū)動電機，還包括一對安裝于第一連接板上的橫向?qū)к?，通過第二滑塊與橫向?qū)к壟浜系牡诙B接板；第二連接板上安裝有與絲桿相配合的螺母；其中縱向微調(diào)機構包括安裝于第二連接板上的縱向絲桿，安裝于第二連接板與縱向絲桿一端相連的第三驅(qū)動電機，安裝于縱向絲桿上的條形螺母；還包括安裝于第二連接板上的縱向滑軌，與滑軌配合的組合滑塊；上述打標裝置固定于條形螺母和組合滑塊下端，它由打標裝置殼體、打標裝置端蓋，位于打標裝置中心位置的打標機構、以打標機構為中心均勻分布于打標機構四周的柱型磁性傳感器組成；上述系統(tǒng)控制器包括磁信息處理模塊、驅(qū)動模塊、用于實時顯示打標裝置與工件盲孔內(nèi)永久磁鐵相互位置的視頻模塊；上述第一驅(qū)動電機、第二驅(qū)動電機、第三驅(qū)動電機與所述驅(qū)動模塊相連；上述柱型磁性傳感器與磁信息處理模塊相連。上述工字型導軌(1111)側(cè)面的縱向滑槽下邊沿可以設有通孔，用以增加工字型導軌的柔性。一種利用所述用于非磁性工件組裝的盲孔對接定位系統(tǒng)實現(xiàn)的盲孔對接定位方法，其特征在于包括以下過程A)首先通過縱向柔性導軌組件將盲孔對接定位系統(tǒng)安裝于外側(cè)工件外 表面，并將永久磁鐵置于內(nèi)側(cè)工件的待定位盲孔內(nèi)；B)其次，由控制器控制搬運機構的第一驅(qū)動電機和第二驅(qū)動電機，帶動打標裝置快速趨向置于盲孔內(nèi)永久磁鐵，直至柱型磁性傳感器能檢測到磁信號為止；C)當柱型磁性傳感器檢測到磁信號時，控制器對搬運機構的第一驅(qū)動電機和第二驅(qū)動電機的控制轉(zhuǎn)入自動控制狀態(tài)，即控制器根據(jù)柱型磁性傳感器所測得的磁場信息，轉(zhuǎn)換生成搬運機構的第一驅(qū)動電機和第二驅(qū)動電機的運動控制指令；D)當柱型磁性傳感器組所測得的磁場值大于設定值時，控制器對搬運機構進入微控狀態(tài)，即利用第二驅(qū)動電機和縱第三驅(qū)動電機對打標裝置進行位置精確調(diào)整；E)當各柱型磁性傳感器測得磁場強度值相互差值小于設定值時，便完成打標裝置與內(nèi)側(cè)工件盲孔的同軸對接，最終由打標裝置在外側(cè)工件外表面作下標記點。本實用新型具有如下效果1、利用磁場穿透功能，有效解決了非磁性實體工件盲孔的對接定位，同時對工件后續(xù)的使用性能也不會產(chǎn)生不利影響；2、三自由搬運機構的設計，能實現(xiàn)打標裝置的粗調(diào)、微調(diào)兩種調(diào)節(jié)功能，有助實現(xiàn)工件盲孔的快而準確的定位；3、柔性導軌組件的設置，使本實用新型的盲孔對接定位系統(tǒng)能適應不同弧面工件的孔標記點制作；4、本實用新型的裝置及方法，能大大提高非磁性大型工件多盲孔孔系的孔標記點制作，降低了勞動強度，改善了工作環(huán)境。

圖I為根據(jù)本實用新型的非磁性大型工件組裝制孔的盲孔對接定位系統(tǒng)一較佳實施案例的模型示意圖；圖2為本實用新型的盲孔對接定位系統(tǒng)一個工程應用案例示意圖；圖3為本實用新型的柔性導軌組件的模型示意圖；圖4為本實用新型的縱向平移機構的模型示意圖；圖5為本實用新型的打標裝置傳感器組安裝示意圖；圖6為本實用新型的橫向平移機構及打標裝置安裝示意圖；圖7為本實用新型的盲孔對接定位系統(tǒng)的一個工作流程圖；圖I、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6中標號名稱1000、搬運機構，2000、打標裝置，3000、系統(tǒng)控制器；10、盲孔對接定位系統(tǒng)，11、外側(cè)工件，12、內(nèi)側(cè)工件，13、盲孔，14、永久磁鐵；[0029]1100、縱向平移機構，1110、縱向柔性導軌組件，1111、工字型導軌，1112、真空吸盤，1113、齒條，1114、通孔；1120、縱向滑移組件，1121、第一連接板，1122、第一驅(qū)動電機，1123、減速裝置，1124、齒輪；1125、滑輪，1126、齒輪軸，1127、固定支架，1128、縱向滑塊；1200、橫向平移機構，1201、橫向絲桿，1202、第二驅(qū)動電機，1203、橫向?qū)к墸?204、第二滑塊，1205、第二連接板，1206、螺母，1207、軸承支座一，1208、軸承支座二 ；1300、縱向微調(diào)機構，1301、縱向絲桿，1302、第三驅(qū)動電機，1303、條形螺母，1304、縱向滑軌，1305、組合滑塊，1306、軸承支座三，1307、軸承支座四；2001、殼體，2002、端蓋，2003、打標機構，2004、柱型磁性傳感器；3100、磁信息處理模塊，3200、驅(qū)動模塊，3300、視頻模塊； 圖7中標號名稱701— 709、方法實施步驟。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施實例對本實用新型的盲孔對接定位系統(tǒng)及方法進行詳細闡述。圖I是本實用新型公開的一種用于非磁性大型工件組裝制孔的盲孔對接定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括搬運機構1000、安裝于搬運機構1000的打標裝置2000，以及系統(tǒng)控制器 3000。上述的搬運機構1000是由縱向平移機構1100、橫向平移機構1200、縱向微調(diào)機構1300三部分組成，其中縱向平移機構1100是由縱向柔性導軌組件1110和縱向滑移組件1120構成；縱向柔性導軌組件1110包括一對工字型導軌1111，工字型導軌1111底部裝有真空吸盤1112，頂部嵌有齒條1113，內(nèi)部設有用于實現(xiàn)各個真空吸盤1112互通的氣道，兩側(cè)設有縱向滑槽；縱向滑槽下邊沿設有通孔1114 ;縱向滑移組件1120由第一連接板1121、安裝于第一連接板1121上的第一驅(qū)動電機1122、經(jīng)過減速裝置1123與第一驅(qū)動電機相連并與齒條1113配合的齒輪1124、安裝于第一連接板1121與工字型導軌1111側(cè)面的縱向滑槽配合的滑輪1125組成；橫向平移機構1200包括安裝于第一連接板1121的橫向絲桿1201,安裝于第一連接板1121的與橫向絲桿1201 —端相連的第二 1202，還包括一對安裝于第一連接板1121上的橫向?qū)к?203，通過第二滑塊1204與橫向?qū)к?203配合的第二連接板1205 ;第二連接板1205上安裝有與驅(qū)動電機絲桿1201相配合的螺母1206 ；縱向微調(diào)機構1300包括安裝于第二連接板1205上的縱向絲桿1301，安裝于第二連接板1205與縱向絲桿1301 —端相連的第三驅(qū)動電機1302，安裝于縱向絲桿1301上的條形螺母1303 ;還包括安裝于第二連接板1205上的縱向滑軌1304，與滑軌配合的組合滑塊1305 ；上述的打標裝置2000安裝于條形螺母1303和組合滑塊1305下端，其打標機構2003安裝在殼體2001和端蓋2002上，柱型磁性傳感器2004布設在端蓋2002的端面上，并且分別在以打標機構2003為中心的圓上；上述的系統(tǒng)控制器3000主要包括磁信息處理模塊3100、驅(qū)動模塊3200、用于實時顯示打標裝置3300與盲孔內(nèi)永久磁鐵14相互位置的視頻模塊3400 ;其驅(qū)動模塊3200與搬運機構1000的第一驅(qū)動電機1122、第二驅(qū)動電機1202、第三驅(qū)動電機1302均電性相連；磁信息處理模塊3400接收、處理柱型磁性傳感器2004的檢測信號，并輸入至驅(qū)動控制模塊3200。本實用新型系統(tǒng)的工作原理如下首先通過柔性導軌組件1110將盲孔對接定位系統(tǒng)10安裝于外側(cè)工件11表面。其次，由控制器3000依次主動和自動控制搬運構1000，帶動打標裝置2000趨向置于內(nèi)側(cè)工件12盲孔13的永久磁鐵14，最終完成打標裝置與內(nèi)側(cè)工件盲孔的同軸對接，利用打標裝置2000在外側(cè)工件11表面作下標記點。圖7是本實用新型的盲孔對接定位系統(tǒng)的一個工作流程圖。盲孔對接定位前，利用柔性導軌組件1110，通過真空吸盤1112將盲孔對接定位系統(tǒng)10安裝于外側(cè)工件11表面。盲孔對接定位時，搬運機構1000的第一驅(qū)動電機1122通過減速裝置1123驅(qū)動齒 輪1124，在柔性導軌組件1110的兩個齒條1113和工字型導軌1111與滾輪1125的共同約束下，搬運機構1000帶動打標裝置2000 —同沿著柔性導軌組件1110作縱向移動。橫向平移機構1200的第二驅(qū)動電機1202通過橫向絲桿1201和螺母1206以及導軌副1203、1204，帶動第二連接板1205、微調(diào)機構1300和打標裝置2000進行橫向移動。當打標裝置2000上柱型磁性傳感器2004捕捉到內(nèi)側(cè)工件12盲孔13內(nèi)永久磁鐵14的磁場信號時，系統(tǒng)控制器3000對第一驅(qū)動電機1122和第二驅(qū)動電機1202的控制進入自動控制狀態(tài)。當打標裝置2000端部柱型磁性傳感器2004檢測到的磁場強度值大于設定值時，對打標裝置2000的位置調(diào)整進入微調(diào)狀態(tài)。由縱向微調(diào)機構1300的第三驅(qū)動電機1302帶動縱向絲桿1301和條形螺母1303，在導軌副1304、1305約束下，帶動打標裝置2000進行縱向微調(diào)。打標裝置2000的橫向微調(diào)由橫向平移機構1200來完成。當柱型磁性傳感器2004前后檢測磁場強度誤差小于設定值，即完成了打標裝置2000與內(nèi)側(cè)工件11盲孔13的同軸對接，由打標機構2003在外側(cè)工件11表面對應處作下孔標記點。以上所述僅為本實用新型涉及的盲孔對接定位系統(tǒng)及方法的一個較佳實施案例，但本實用新型的實施范圍并不局限于此例。
權利要求1.一種用于非磁性工件組裝的盲孔對接定位系統(tǒng)，其特征在于 該系統(tǒng)包括搬運機構(1000)、安裝于搬運機構(1000)的打標裝置(2000)，以及系統(tǒng)控制器(3000)； 上述搬運機構由縱向平移機構(1100 )、橫向平移機構(1200 )、縱向微調(diào)機構(1300 )組成； 其中縱向平移機構(1100)由縱向柔性導軌組件(1110)和縱向滑移組件(1120)組成；縱向柔性導軌組件包括一對工字型導軌(1111)，工字型導軌(1111)底部裝有真空吸盤(1112)，頂部嵌有齒條(1113)，內(nèi)部設有與上述真空吸盤(1112)互通的氣道，兩側(cè)設有縱向滑槽；縱向滑移組件(1120)由第一連接板(1121)、安裝于第一連接板(1121)上的第一驅(qū)動電機(1122)、經(jīng)過減速裝置(1123)與第一驅(qū)動電機相連并與齒條(1113)配合的齒輪(1124)、安裝于第一連接板(1121)與工字型導軌(1111)側(cè)面的縱向滑槽配合的滑輪·(1125)組成； 其中橫向平移機構(1200)包括安裝于第一連接板(1121)的橫向絲桿(1201)，安裝于第一連接板(1121)的與橫向絲桿(1201) —端相連的第二驅(qū)動電機(1202)，還包括一對安裝于第一連接板(1121)上的橫向?qū)к?1203)，通過第二滑塊(1204)與橫向?qū)к?1203)配合的第二連接板(1205);第二連接板(1205)上安裝有與絲桿(1201)相配合的螺母(1206)； 其中縱向微調(diào)機構(1300)包括安裝于第二連接板(1205)上的縱向絲桿(1301)，安裝于第二連接板(1205)與縱向絲桿(1301) —端相連的第三驅(qū)動電機(1302)，安裝于縱向絲桿(1301)上的條形螺母(1303);還包括安裝于第二連接板(1205)上的縱向滑軌(1304)，與縱向滑軌(1304)配合的組合滑塊(1305)； 上述打標裝置(2000)固定于條形螺母(1303)和組合滑塊(1305)下端，它由打標裝置殼體(2001)、打標裝置端蓋(2002)、位于打標裝置中心位置的打標機構(2003)、以打標機構(2003)為中心均勻分布于打標機構(2003)四周的柱型磁性傳感器(2004)組成； 上述系統(tǒng)控制器(3000)包括磁信息處理模塊(3100)、驅(qū)動模塊(3200)、用于實時顯示打標裝置(3300)與工件盲孔內(nèi)永久磁鐵(14)相互位置的視頻模塊(3400);上述第一驅(qū)動電機(1122)、第二驅(qū)動電機(1202)、第三驅(qū)動電機(1302)與所述驅(qū)動模塊(3200)相連；上述柱型磁性傳感器(2004)與磁信息處理模塊(3400)相連。
2.根據(jù)權利要求I所述的用于非磁性工件組裝的盲孔對接定位系統(tǒng)，其特征在于上述工字型導軌(1111)側(cè)面的縱向滑槽下邊沿設有通孔(1114)。
專利摘要本實用新型公開了一種用于非磁性工件組裝的盲孔對接定位系統(tǒng)，屬于無損檢測定位技術領域。該系統(tǒng)主要包括通過縱向柔性導軌組件裝于外側(cè)工件表面的搬運機構、裝有多個柱型磁性傳感器的打標裝置，以及系統(tǒng)控制器。其方法的特征在于盲孔對接定位時首先通過縱向柔性導軌組件將盲孔對接定位系統(tǒng)貼裝于外側(cè)工件表面；然后由控制器主動控制搬運機構，帶動打標裝置趨向置于內(nèi)側(cè)工件盲孔的永久磁鐵；當磁性傳感器捕捉到磁信號時，控制器對搬運機構的控制轉(zhuǎn)入自動控制狀態(tài)；控制器根據(jù)磁性傳感器組所獲得的磁場信息，轉(zhuǎn)換生成搬運機構的運動控制指令，最終實現(xiàn)打標裝置與內(nèi)側(cè)工件盲孔的同軸對接。
文檔編號B25B11/00GK202753052SQ20122030020
公開日2013年2月27日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權日2012年6月26日
發(fā)明者章婷, 單以才, 李一民, 王宏睿, 楊小蘭, 袁建寧 申請人:南京工程學院