一種六自由度調姿平臺的控制系統技術方案

本實用新型專利技術涉及一種六自由度調姿平臺的控制系統，針對懸掛式翼身對接特點，應用作為飛機部件運輸和自動對接的平臺，在數字化測量設備的引導下，實現飛行器結構間的全向運輸與數字化快速對接裝配。可在一定尺寸范圍內自動適應飛機大部件尺寸，實現飛機大部件外場拆卸、運輸、維護、重定位安裝一體化，大大提高飛機使用和維護效能。鑒于以上理由，本實用新型專利技術可以廣泛用于飛機部件的智能裝配領域。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及智能裝配領域，特別是關于一種六自由度調姿平臺的控制系統。
技術介紹
裝配是飛機制造過程中最為關鍵的一個環節，在很大程度上決定了飛機的最終質量、制造成本和周期，是整個飛機制造過程的龍頭、關鍵和核心技術。飛機零件的柔性、裝配變形、零件數量大、誤差源多、產品結構復雜、設計評估難、裝配工藝復雜、檢測控制難等導致了飛機裝配精度控制極為困難。目前國內飛機總裝配是靠工裝和工藝補償來保證部件之間的協調，這種方法精度低、效率低、可靠性差，極易出現超差問題。二十世紀九十年代以后，隨著飛機作戰性能的快速提升，使得飛機機體制造更加復雜、困難、制造成本急劇上升，進而對飛機的量產和制造質量都產生了較大影響。針對這一問題，國外飛機制造企業對飛機裝配技術提出了高質量、高效率、低成本并能適應多品種產品的生產要求，對飛機柔性運輸與裝配技術的需求越來越強烈。與此同時，隨著技術的發展，各種新的裝配工藝技術與計算機技術的飛躍發展使得飛機數字化、自動化裝配的實現具備了必要的技術基礎。先進國家的航空企業已經開發并應用了飛機數字化、自動化裝配技術于多種飛機的研制生產中，取得了顯著成效。目前，我國航空工業已經迎來新的發展時期，不僅承擔著緊迫的高新工程重大任務，而且還參與國際飛機制造業的分工和競爭，因此迫切需要提升飛機研制生產能力以增強我國航空企業國際競爭力。特別是我國下一代飛機的研制，其在巡航性、機動性、安全性、使用壽命、生產成本和產能等方面的高要求已經使飛機裝配結構形式、材料、裝配質量較傳統飛機發生了重大變化。依靠我國目前使用工裝和工藝補償的落后裝配技術一方面缺乏對多系列、多類型飛機部件裝配的適應能力，工藝裝備精度重復性差，影響企業的市場快速反應能力，無法滿足飛機量產和經濟性的要求；安裝精度和裝配效率低下，同時傳統裝配方法無法滿足飛機數字化和自動化裝配的要求。因此需要研究集綜合光、機、電、計算機為一體的全向移動自動柔性裝配平臺。基于測量輔助的全向移動自動柔性裝配平臺的飛機數字化柔性裝配是現代民機制造不可缺少的必備技術，國外同行的技術封鎖，使自主研究基于智能移動的飛機柔性裝配平臺成為唯一選擇。
技術實現思路
本技術為了解決現有技術中存在的不足，本技術的目的是提供一種六自由度調姿平臺的控制系統，針對懸掛式翼身對接特點，應用所述作為飛機部件運輸和自動對接的平臺，在數字化測量設備的引導下，實現飛行器結構間的全向運輸與數字化快速對接裝配。可在一定尺寸范圍內自動適應飛機大部件尺寸，實現飛機大部件外場拆卸、運輸、維護、重定位安裝一體化，大大提高飛機使用和維護效能。為達到上述目的，本技術主要提供如下技術方案：一種六自由度調姿平臺的控制系統，其特征在于：它包括一工控機、一激光跟蹤儀、一運動控制器、若干調姿定位機構、若干光柵尺和若干三軸力矩傳感器；其中，所述工控機無線連接所述激光跟蹤儀；所述工控機有線連接所述運動控制器，所述運動控制器有線連接所述調姿定位機構，所述調姿定位機構上設置待組裝機翼；每一所述調姿定位機構包括四個調姿定位器，每一所述調姿定位器設置三個所述光柵尺，且所述光柵尺有線連接所述運動控制器；每一所述調姿定位器頂端設置一所述三軸力矩傳感器，所述三軸力矩傳感器有線連接所述運動控制器；上述所述工控機內預先設置將待組裝機身和待組裝機翼的坐標信息轉成姿態信息的公式、待組裝機翼目標姿態、根據待組裝機翼的姿態和目標姿態得到調整姿態的轉化公式、待組裝機翼姿態和所述調姿定位器運動的轉換公式、所述調姿定位器的扭矩值范圍以及目標姿態的容差范圍；所述激光跟蹤儀將檢測的待組裝機身和待組裝機翼的坐標信息傳送給所述工控機；所述工控機將坐標信息轉換成姿態信息，且所述工控機將獲取的姿態信息與其內預先設置的待組裝機翼的目標姿態信息做比對，得出機翼的調整姿態信息和機翼下方的所述調姿定位器的運動最終位置信息，并將該姿態信息的控制命令通過所述運動控制器傳送給所述調姿定位機構內的每一所述調姿定位器，所述調姿定位器根據控制命令調整相應的X軸、Y軸、Z軸、繞X軸、繞Y軸和繞Z軸的距離，實現其上的待組裝機翼的六自由度調姿；調姿完成后，所述激光跟蹤儀將檢測的待組裝機身和待組裝機翼的最終坐標信息傳送給所述工控機，所述工控機將其轉成最終姿態信息，并根據內置的目標姿態的容差范圍進行判斷，若待組裝機翼的最終姿態與目標姿態誤差在預先設定的容差范圍之內，則完成待組裝機身和待組裝機翼的組裝，否則，繼續調整直到滿足容差范圍完成組裝；所述光柵尺采集每一所述調姿定位器的位置信息，并將該位置信息通過所述運動控制器傳送給所述工控機，與所述工控機內的所述調姿定位器的運動最終位置信息做比對，若相同，則不處理，若不同，則所述工控機通過所述運動控制器下達控制命令給所述調姿定位器，直到得到所述工控機內的所述調姿定位器的運動最終位置信息；所述三軸力矩傳感器將所述調姿定位器的力通過所述運動控制器傳送給所述工控機，所述工控機根據其內預先設置的所述調姿定位器的扭矩值范圍進行比較，若不在該范圍之內，則通過所述運動控制器發送停止運動的控制命令給所述調姿定位器，否則，不處理。本技術由于采取以上技術方案，其具有以下優點：1、本技術由于采用激光跟蹤儀將檢測的待組裝機身和待組裝機翼的坐標信息傳送給工控機；工控機將坐標信息轉換成姿態信息，且工控機將獲取的姿態信息與其內預先設置的待組裝機翼的目標姿態信息做比對，得出機翼的調整姿態信息和機翼下方的調姿定位器的運動最終位置信息，并將該姿態信息的控制命令通過運動控制器傳送給調姿定位機構內的每一調姿定位器，即運動控制器通過電子凸輪和電子齒輪的方式驅動姿定位器的伺服電機，伺服電機根據接收的信號相應的調整X，Y，Z三個方向或者每兩個調姿定位器公共合作實現繞X軸、Y軸和Z軸的六自由度調整，從而實現其上的機翼六自由度調姿。調姿完成后，激光跟蹤儀將檢測的待組裝機身和待組裝機翼的最終坐標信息工控機，工控機將其轉成最終姿態信息，并根據內置的容差范圍進行判斷，若待組裝機翼的最終姿態與目標姿態誤差在預先設定的容差范圍之內，則完成待組裝機身和待組裝機翼的組裝，否則，繼續調整直到滿足容差范圍完成組裝，本技術由于采用以上自動化安裝技術，因此安裝精度和效率都比較高，從而能夠適應飛機數字化和自動化裝配的要求，并且由于采用非人工方式的自動安裝，因此工藝裝備精度重復性好，能夠滿足飛機量產和經濟性的需求。2、本技術由于采用光柵尺采集每一調姿定位器的位置信息，并將該位置信息通過運動控制器傳送給工控機，與工控機內的調姿定位器的運動最終位置信息做比對，若相同，則不處理；若不同，則工控機通過運動控制器下達控制命令給調姿定位器，直到得到工控機內的調姿定位器的運動最終位置信息，從而實現在X、Y、Z三個方向上全閉環控制，從而提高本技術裝置的調姿精度和效率。3、本技術采用三軸力矩傳感器將調姿定位器的力通過運動控制器傳送給工控機，工控機根據其內預先設置的調姿定位器的扭矩值范圍進行比較，若不在該范圍之內，則說明已經將待組裝機翼安裝到待組裝機身上卻仍在安裝或者調姿定位器損壞，因此力才逐漸增大。通過運動控制器發送停止運動的控制命令給調姿定位器，從而起到一定的安全作用，保護相應部件。4、本技術采用激光跟蹤儀進行姿態本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種六自由度調姿平臺的控制系統，其特征在于：它包括一工控機、一激光跟蹤儀、一運動控制器、若干調姿定位機構、若干光柵尺和若干三軸力矩傳感器；其中，所述工控機無線連接所述激光跟蹤儀；所述工控機有線連接所述運動控制器，所述運動控制器有線連接所述調姿定位機構，所述調姿定位機構上設置待組裝機翼；每一所述調姿定位機構包括四個調姿定位器，每一所述調姿定位器設置三個所述光柵尺，且所述光柵尺有線連接所述運動控制器；每一所述調姿定位器頂端設置一所述三軸力矩傳感器，所述三軸力矩傳感器有線連接所述運動控制器；上述所述工控機內預先設置將待組裝機身和待組裝機翼的坐標信息轉成姿態信息的公式、待組裝機翼目標姿態、根據待組裝機翼的姿態和目標姿態得到調整姿態的轉化公式、待組裝機翼姿態和所述調姿定位器運動的轉換公式、所述調姿定位器的扭矩值范圍以及目標姿態的容差范圍；所述激光跟蹤儀將檢測的待組裝機身和待組裝機翼的坐標信息傳送給所述工控機；所述工控機將坐標信息轉換成姿態信息，且所述工控機將獲取的姿態信息與其內預先設置的待組裝機翼的目標姿態信息做比對，得出機翼的調整姿態信息和機翼下方的所述調姿定位器的運動最終位置信息，并將該姿態信息的控制命令通過所述運動控制器傳送給所述調姿定位機構內的每一所述調姿定位器，所述調姿定位器根據控制命令調整相應的X軸、Y軸、Z軸、繞X軸、繞Y軸和繞Z軸的距離，實現其上的待組裝機翼的六自由度調姿；調姿完成后，所述激光跟蹤儀將檢測的待組裝機身和待組裝機翼的最終坐標信息傳送給所述工控機，所述工控機將其轉成最終姿態信息，并根據內置的目標姿態的容差范圍進行判斷，若待組裝機翼的最終姿態與目標姿態誤差在預先設定的容差范圍之內，則完成待組裝機身和待組裝機翼的組裝，否則，繼續調整直到滿足容差范圍完成組裝；所述光柵尺采集每一所述調姿定位器的位置信息，并將該位置信息通過所述運動控制器傳送給所述工控機，與所述工控機內的所述調姿定位器的運動最終位置信息做比對，若相同，則不處理，若不同，則所述工控機通過所述運動控制器下達控制命令給所述調姿定位器，直到得到所述工控機內的所述調姿定位器的運動最終位置信息；所述三軸力矩傳感器將所述調姿定位器的力通過所述運動控制器傳送給所述工控機，所述工控機根據其內預先設置的所述調姿定位器的扭矩值范圍進行比較，若不在該范圍之內，則通過所述運動控制器發送停止運動的控制命令給所述調姿定位器，否則，不處理。...

【技術特征摘要】
1.一種六自由度調姿平臺的控制系統，其特征在于：它包括一工控機、一激光跟蹤儀、一運動控制器、若干調姿定位機構、若干光柵尺和若干三軸力矩傳感器；其中，所述工控機無線連接所述激光跟蹤儀；所述工控機有線連接所述運動控制器，所述運動控制器有線連接所述調姿定位機構，所述調姿定位機構上設置待組裝機翼；每一所述調姿定位機構包括四個調姿定位器，每一所述調姿定位器設置三個所述光柵尺，且所述光柵尺有線連接所述運動控制器；每一所述調姿定位器頂端設置一所述三軸力矩傳感器，所述三軸力矩傳感器有線連接所述運動控制器；上述所述工控機內預先設置將待組裝機身和待組裝機翼的坐標信息轉成姿態信息的公式、待組裝機翼目標姿態、根據待組裝機翼的姿態和目標姿態得到調整姿態的轉化公式、待組裝機翼姿態和所述調姿定位器運動的轉換公式、所述調姿定位器的扭矩值范圍以及目標姿態的容差范圍；所述激光跟蹤儀將檢測的待組裝機身和待組裝機翼的坐標信息傳送給所述工控機；所述工控機將坐標信息轉換成姿態信息，且所述工控機將獲取的姿態信息與其內預先設置的待組裝機翼的目標姿態信息做比對，得出機翼的調整姿態信息和機翼下方的所述調姿定位器的運動最終位置信息，并將該姿態信息的控制命令通過所述運動控制器傳送給所述調姿定位機構內的每一所述調姿定位器，所述調姿定位器根據控制命令調整相應的X軸、Y軸、Z軸、繞X軸、繞Y軸和繞Z軸的距離，實現其上的待組裝機翼的六自由度調姿；調姿完成后，所述激光跟蹤儀將檢測的待...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李興寶，張戰，阮寧，王平，顏輝，
申請(專利權)人：深圳市勁拓自動化設備股份有限公司，
類型：新型
國別省市：廣東;44