基于iGPS的飞机部件对接技术研究

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1、论坛FORUM基于iGPS的飞机部件对接技术*研究12212陈良杰,孙占磊,景喜双,宋彰桓,赵罡（1.北京航空航天大学大型飞机高级人才培训班，北京100191；2.北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191）[摘要]数字化测量技术是实现飞机高质量、高效率自动对接的基础。iGPS具有多点同时测量、测量范围大、可扩展性强等优点，可以为飞机部件对接提供全局性、实时性的位置姿态信息，是实现飞机部件自动化对接数字化测量和定位的有效手段。针对将iGPS引入飞机部件对接环节所面临的问题，概述基于iGPS的飞

2、机部件对接系统的组成和工作原理，提出系统所面临的实时测量、坐标系统一、位姿比对、调姿轨迹规划等关键技术，并根据现有算法给出相应的解决方法。以ARJ21翼身对接作为应用实例，验证了系统各关键技术解决算法的可行性。关键词：iGPS；部件对接；实时测量；位姿比对；轨迹规划DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2017.11.034装配在飞机的制造过程中约占在iGPS的性能测试及辅助测量，还整个工作总量的40%~50%，装配质未形成较为系统的应用方案，尤其在[1]量直接影响飞机的最终性能。飞飞

3、机部件对接中，iGPS的应用研究机部件对接是装配的重要环节，对接才刚刚开始。的效率会影响整机装配效率，对接质针对iGPS的应用现状，结合其量则会直接影响整机性能，数字化测测量特点和飞机自动化装配需求，本量技术是提高飞机部件对接效率和文提出基于iGPS的飞机部件对接系[2-3]质量的有效途径。统，分析系统的主要组成部分和工作iGPS（indoorGPS）能多点同时原理，提出系统所面临的关键技术难测量，扩展性好，能提供飞机部件实点，并根据现有算法给出相应的解决时性和全局性的测量信息，是解决飞方法。通过装配现场

4、ARJ21翼身对机自动化装配领域数字化测量和定接实例，证明基于iGPS的飞机部件位问题的新型方案。目前，国外航空对接系统能为飞机自动化装配领域陈良杰制造企业已经把iGPS作为飞机自动提供便捷的、自动化程度较高的对接硕士研究生,主要研究方向为飞机化装配平台上的测量手段之一，显著方案。数字化制造。提高了飞机装配效率。美国波音公司在787装配平台上，使用iGPS作基于iGPS的飞机部件对接系统[4]为总装线的测量手段；欧洲空客公iGPS由激光发射器、iProbe、固司将iGPS应用在柔性装配工装定位定式探测传感

5、器（Vector-bar)、标准和部件对接等方面。国内飞机制造杆（Scale-bar)、移动工作站和数据处企业如哈飞、成飞和陕飞等陆续引进理软件（Surveyor）等部分组成，通过*基金项目：国家商用飞机制造工程技术研究中心创新基金项目（SAMC13-JS-15-027）。了iGPS测量系统，但目前研究集中前方角度交会原理确定物体空间位34航空制造技术·2017年第11期DigitalAssemblyTechnologyforLargeAircraft大飞机数字化装配技术[5]置。iGPS测量精度高、动态

6、跟踪性法，解算部件的实时位置姿态，然后法，把iGPS测量坐标系统一到设计能好、能多点同时测量，特别适用于进行部件调姿轨迹规划，并将调姿轨坐标系下；飞机自动化装配领域（图1）。迹规划结果发送至部件调姿控制系（3）采用部件位姿标定算法，根基于iGPS的飞机部件对接系统，最后通过部件调姿控制系统控制据部件理论坐标值和当前坐标值，解统，是解决飞机部件自动化装配的新调姿定位器进行部件调姿，如图2所算出部件的位置姿态，获取调姿驱动型方案。系统由iGPS测量系统，飞示。器接头球心当前坐标；机部件对接调姿软件系统和部件调

7、由此可见，基于iGPS的飞机部（4）比对调姿驱动器接头球心姿控制系统3部分组成。iGPS测量件对接有以下5个关键步骤（图3）：当前坐标与理论坐标关系，进行部件系统实时采集部件位置姿态信息，然（1）飞机部件对接调姿软件与调姿轨迹规划，解算出调姿驱动器各后把测量信息传递给飞机部件对接iGPS数据处理软件进行实时通讯，驱动轴运动增量；调姿软件系统。软件系统通过坐标对接调姿软件获取部件的位置姿态（5）飞机部件对接调姿软件把系统一算法，把测量坐标系统一到设信息；调姿轨迹规划结果发送到部件调姿计坐标系，接着根据部件位

8、姿标定算（2）采用高效的坐标系统一算控制系统。关键技术及解决方法1iGPS测量数据实时获取技术iGPS的数据处理软件Surveyor能采集部件的测量信息，但是不方便对数据进行直接处理。基于iGPS的激光发射器飞机部件对接系统要求飞机部件对iProbe固定式探测传感器接调姿软件能实时获取部件的位置姿态信息用于部件位姿比对和调姿轨迹规划，因此需要研究iGPS测量数据实时获取技术，对Surveyor进行二次开发，保证对接调姿软件能同