自动化钻孔系统柔性控制

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1、第44卷增刊2012年4月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsV01．44No．SApr．2012自动化钻孔系统柔性控制戴家隆1沈建新1田威1廖文和1王杭1刘勇2(1．南京航空航天大学机电学院，南京，210016；2．成都飞机-1-业(集团)有限责任公司技术装备公司，成都，610092)摘要：针对飞机柔性装配中的壁板精确制孔问题，提出了采用工业机器人与末端执行器柔性自动化协同控制的钻孔的系统方案，实现了对飞机壁极的自动化精确制孔任务。柔性自动化钻孔控制软件系统健壮、开放性好、集成度高，钻孔效率迭3～

2、4个／rain。所以，采用工业机器人钻孔系统柔性自动化控制能够满足飞机工业对精度、产量、柔性、成本等诸多要求．关键词：工业机器人；自动钻孔；柔性控制中国分类号lTP242．2文献标识码：A文章编号：1005—2615(2012)S-0056—04FlexibleControlofAutomaticDrillingSystemDaidialon91，ShenJianxinl，TianWeil，LiaoWenhel，WangHan91，LiuYon92(1．CollegeofMechanicalandEeleetricalEngineering，NanjingUniversityofAer

3、onautics&Astronautics，Nanjing，210016，China；2．TechnologyandEquipmentCompany，ChengduAircrahIndustrial(Group)Co．Ltd．，Chengdu，610092，Chins)Abstract：Fortheproblemofprecisiondrillingofaircraftpanel，aflexiblecollaboratecontrolschemeoftheautomaticdrillingsystemusingindustrialrobotandend-effectorispropos

4、ed．Thecontrolschemehasmanyadvantagesasfollows：robust，openness，highintegrationandefficient，andthedrillingeffi—eiencyachieves3—4holes／rain．Therefore，thecontrolschememeetstherequirementsofaircraftindus—tryonaccuracy，production，flexible，cost，and50on．Keywords：industrialrobot；automaticdrilling；flexibl

5、econtrol传统的飞机装配中的制孔主要以风钻钻孔为主。通常，传统手工制孔的缺点在于：(1)易形成缺陷；(2)孔位精度差；(3)制孔步骤多；(4)需要二次装配；(5)人为因素影响无法避免[1]。机器人技术正好符合精益系统和精益制造的理念，并已在汽车制造业及家电制造业得到了广泛应用，因此近几年在航空制造业中已开始看到机器人的“身影”[2]。随着自动化技术、信息技术的发展，基于工业机器人的自动钻孔技术得到快速发展，从而使传统制孔方法得到改进。现在采用自动钻铆机已成为改善飞机性能的主要工艺措施之一[3】。采用在上位机(工控机)用高级语言开发软件集成控制系统，下位采用TwinCATPLC控制

6、现场设备的主／从结构可以很好地完成工业机器人自动钻孔任务的需求。1柔性自动化系统总体架构控制系统总体架构采用主／从式结构。上位机采用嵌入式工业控制计算机作为硬件平台，软件开发平台为WindowsXP系统。工控机与现场设备控制器TwinCATPLC，通过EtherCAT总线方式物理连接，利用ADS．OCX自动化组件技术完成数据采集、交换，PLC状态监控等工作。控制系统架构如图1所示。2控制系统通信接口开发上位机与下位机通信部分设计包括两部分：(1)上位机与KUKA机器人通信开发；(2)上位机与TwinCATPLC通信开发。收稿日期：2011·10—08，修订日期；2012—02-13通讯

7、作者：沈建新，男。教授，博士生导师，1969年生，E-mail：cadate@nu∞．edu．en。增刊戴家隆，等：自动化钻孔系统柔性控制57图1自动钻孔控制系统结构2．1机器人与上位机软件通信接口设计上位机与工业机器人问的通信主要目的是完成对机器人位置控制，让机器人在准确的时间快速、准确地到达预定的位置。上位机与机器人通信方式采用串口通信，协议采用RS232C。具体串口通信编程参考n]。串口通信机器人方通过使用CREAD／CWRITE等KRL