一種機(jī)翼前襟裝配柔性工裝控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及飛機(jī)制造與工藝裝備及自動(dòng)控制領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種機(jī)翼前襟裝配柔性工裝控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]飛機(jī)數(shù)字化柔性裝配技術(shù)是作為裝配對(duì)象的航空產(chǎn)品本身特征，基于飛機(jī)產(chǎn)品數(shù)字化定義，通過對(duì)飛機(jī)柔性裝配流程、數(shù)字化裝配技術(shù)、裝配工裝設(shè)計(jì)、裝配工藝優(yōu)化、自動(dòng)定位與控制技術(shù)、數(shù)字化測(cè)量、自動(dòng)鉆孔、伺服控制與夾持，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)零部件快速精確的定位和裝配技術(shù)。
[0003]發(fā)明專利CN102001451A中公開了 “一種基于四個(gè)數(shù)控定位器、調(diào)姿平臺(tái)和移動(dòng)托架的飛機(jī)部件調(diào)姿、對(duì)接系統(tǒng)及方法”。系統(tǒng)包括移動(dòng)托架、調(diào)姿平臺(tái)、數(shù)控定位器、數(shù)控定位器組導(dǎo)軌、上位機(jī)、球鉸連接和激光跟蹤儀。調(diào)姿、對(duì)接步驟為:I)將移動(dòng)托架固定在調(diào)姿平臺(tái)并用數(shù)控定位器支撐；2)機(jī)身段入位；3)建立現(xiàn)場(chǎng)裝配坐標(biāo)系和固結(jié)在機(jī)身段上的局部坐標(biāo)系；4)測(cè)量并計(jì)算機(jī)身段A的當(dāng)前姿態(tài)；5)數(shù)控定位器運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃；6)機(jī)身段A姿態(tài)調(diào)整；7)測(cè)量對(duì)接孔坐標(biāo)并計(jì)算機(jī)身段B的目標(biāo)位姿；8)計(jì)算機(jī)身段B的當(dāng)前位姿；9)機(jī)身段B姿態(tài)調(diào)整；10)機(jī)身段對(duì)接；11)系統(tǒng)復(fù)位；12)撤離移動(dòng)托架。該系統(tǒng)及方法能實(shí)現(xiàn)飛機(jī)部件的數(shù)字化調(diào)姿和對(duì)接；適應(yīng)性強(qiáng)；但無(wú)法應(yīng)對(duì)多種型號(hào)類似的飛機(jī)部件裝配，其柔性制造能力差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)機(jī)翼前襟數(shù)字化柔性裝配。
[0004]專利CN201966855U中涉及一種“基于EtherCAT網(wǎng)絡(luò)的交流伺服控制系統(tǒng)”，包括支持EtherCAT協(xié)議的主站和多個(gè)從站，主站和多個(gè)從站相串聯(lián)組成網(wǎng)段，并且主站位于網(wǎng)段的一端；支持EtherCAT協(xié)議的伺服驅(qū)動(dòng)器和交流伺服電機(jī)；其中，每一從站對(duì)應(yīng)一伺服驅(qū)動(dòng)器和一交流伺服電機(jī)，三者相串聯(lián)。系統(tǒng)中各組成部分均可支持EtherCAT協(xié)議，從而實(shí)現(xiàn)基于EtherCAT的伺服控制。使系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活，系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單，高速、高效數(shù)據(jù)通信率的優(yōu)勢(shì)。該系統(tǒng)僅限于通過EtherCAT網(wǎng)絡(luò)對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行控制，難以實(shí)現(xiàn)基于光柵尺反饋的全閉環(huán)伺服控制。
[0005]發(fā)明專利CN202033637U中公開了 “一種壓力機(jī)的伺服控制系統(tǒng)”，驅(qū)動(dòng)單元的輸出電源端口與伺服電機(jī)連接，運(yùn)動(dòng)控制器的輸出端口通過SSCNETIII高速光纜與驅(qū)動(dòng)單元的輸入端口連接且進(jìn)行高速串行通訊，運(yùn)動(dòng)控制器的輸入端與擴(kuò)展基板連接，I/O混合模塊及檢測(cè)滑塊位置量的高速計(jì)數(shù)模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊安裝在擴(kuò)展基板上；PLC輸入端子排及PLC輸出端子排分別接入I/O混合模塊；角度傳感器安裝在壓力機(jī)曲軸的端部，其信號(hào)線接入高速計(jì)數(shù)模塊并將曲軸轉(zhuǎn)過角度信號(hào)提供給高速計(jì)數(shù)模塊；磁致伸縮位移傳感器的活動(dòng)磁環(huán)固定連接在壓力機(jī)滑塊上，其信號(hào)線接入模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊并將滑塊位移量信號(hào)提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。該控制系統(tǒng)直接檢測(cè)滑塊位移量，形成閉環(huán)且檢測(cè)分辨率可達(dá)0.01mm。該控制系統(tǒng)雖然伺服精度控制高，但伺服控制自由度低，難以用于復(fù)雜的伺服控制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的機(jī)翼前襟裝配時(shí)，使用一套剛性工裝不能滿足多種機(jī)翼前襟裝配的問題，本發(fā)明提出一種機(jī)翼前襟裝配柔性工裝控制系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:機(jī)翼前襟裝配柔性工裝控制系統(tǒng)，通過運(yùn)動(dòng)控制器控制SERCOS-1II總線節(jié)點(diǎn)上的單軸伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)整套機(jī)翼前襟裝配柔性工裝的運(yùn)動(dòng)控制，進(jìn)行機(jī)翼前襟的數(shù)字化裝配，其特點(diǎn)是:控制系統(tǒng)包括與數(shù)字化柔性工裝、激光跟蹤儀和機(jī)器人制孔系統(tǒng)集成接口及軟件集成平臺(tái)，上層集成控制軟件實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行；控制命令和狀態(tài)返回信息實(shí)時(shí)在控制器和執(zhí)行器單元之間進(jìn)行交互，當(dāng)上位機(jī)發(fā)送控制命令后，下位執(zhí)行單元實(shí)時(shí)響應(yīng)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)信息實(shí)時(shí)反饋給上位機(jī)；數(shù)字化柔性工裝各軸為分布式的運(yùn)動(dòng)控制，由工控機(jī)對(duì)柔性工裝若干個(gè)軸進(jìn)行控制，其中每個(gè)軸均實(shí)現(xiàn)單獨(dú)點(diǎn)位控制，各軸最大運(yùn)行速度為0.02m/s，最大加速度為0.01m/s2 ;每個(gè)軸配有光柵尺測(cè)得實(shí)際位置信號(hào)，反饋給控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各軸的全閉環(huán)控制；具體步驟如下:
[0008](I)用戶在工控機(jī)選擇裝配工藝，工控機(jī)的后臺(tái)自動(dòng)提取工藝參數(shù)，包括裝配工藝的邏輯控制參數(shù)，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)，裝配工藝的邏輯控制參數(shù)由工控機(jī)控制，運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳遞至運(yùn)動(dòng)控制器中；
[0009](2)在運(yùn)動(dòng)控制器中，由TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信模塊傳遞來(lái)的運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)通過運(yùn)動(dòng)控制模塊的處理，生成全閉環(huán)伺服運(yùn)動(dòng)單元的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并通過SERCOS-1II網(wǎng)絡(luò)通信模塊將命令傳遞至驅(qū)動(dòng)器1#、驅(qū)動(dòng)器2#直至驅(qū)動(dòng)器26# ；
[0010](3)由若干個(gè)全閉環(huán)伺服運(yùn)動(dòng)單元通過驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的柔性定位器，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)機(jī)翼前襟裝配件的定位；
[0011](4)激光跟蹤儀實(shí)時(shí)對(duì)柔性工裝定位器與飛機(jī)機(jī)翼前襟裝配件進(jìn)行測(cè)量，并將實(shí)測(cè)值傳回工控機(jī)；
[0012](5)在工控機(jī)對(duì)實(shí)測(cè)值進(jìn)行柔性工裝定位器及飛機(jī)機(jī)翼前襟裝配件的定位精度判斷，定位精度符合要求則由工控機(jī)通過機(jī)器人控制器控制制孔機(jī)器人開始自動(dòng)制孔，否則回到由步驟I中在工控機(jī)中生成修正的工藝參數(shù)，再繼續(xù)進(jìn)行。
[0013]有益效果
[0014]本發(fā)明提出的機(jī)翼前襟裝配柔性工裝控制系統(tǒng)，通過運(yùn)動(dòng)控制器控制SERCOS-1II總線節(jié)點(diǎn)上的單軸伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)整套機(jī)翼前襟裝配柔性工裝的運(yùn)動(dòng)控制，進(jìn)行機(jī)翼前襟的數(shù)字化裝配。控制系統(tǒng)包括與數(shù)字化柔性工裝、激光跟蹤儀和機(jī)器人制孔系統(tǒng)集成接口及軟件集成平臺(tái)，各系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行；控制命令和狀態(tài)返回信息實(shí)施在控制器和執(zhí)行器單元之間交互，當(dāng)上位機(jī)發(fā)送控制命令后，下位執(zhí)行單元實(shí)時(shí)地響應(yīng)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)信息實(shí)時(shí)地反饋給上位機(jī)；數(shù)字化柔性工裝各軸為分布式的運(yùn)動(dòng)控制，由工控機(jī)對(duì)柔性工裝若干個(gè)軸進(jìn)行控制，其中每個(gè)軸均實(shí)現(xiàn)單獨(dú)點(diǎn)位控制，每個(gè)軸配有光柵尺測(cè)得實(shí)際位置信號(hào)，反饋給控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各軸的全閉環(huán)控制。通過改變機(jī)翼前襟數(shù)字化裝配工藝，可進(jìn)行不同動(dòng)作的伺服控制，實(shí)現(xiàn)不同類型的機(jī)翼前襟的數(shù)字化裝配。
【附圖說(shuō)明】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明一種機(jī)翼前襟裝配柔性工裝控制系統(tǒng)作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0016]圖1為機(jī)