飞机数字化装配系统中工艺球头入位测量方法研究

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1、飞机数字化装配系统中工艺球头入位测量方法研究ResearchonMeasuringMethodofBall--HeadsPosition--FollowinginAircraftDigitalAssemblySystem中航工业成都飞机工业(集团)有限责任公司刘春[摘要】为提高飞机数字化装配系统中机身部件工艺球头入位的准确性，提出了基于激光跟踪仪测量的工艺球头入位方法，并设计了绝对和相对测量法，确定采用相对测量法完成球头入位测量，建立了相对测量法的计算模型，最后设计一套工艺球头入位测量流程。关键词：数字化装配激光跟踪仪测量工艺球头入位【ABSTRAC

2、T】Inordertoimprovetheveracityofball-headsposition-followinginaircraftdigitalassemblysystem，ball—headsposition—followingmethodbasedonlaser-track’Smeasurementisestablished．Adjectiveandcomparativemeasuringmethodsaredesignedandcom—parativemeasuringmethodischosen．Calculatingmodelofc

3、omparativemeasuringmenlodisestablished．Themea．suringflowofball·headsposition—followingisdesigned．Keywords：Digitalassemb炒Laser-track’Smeasure-mentBail-headsposition-following,DoI：10．16080／j．issnl671—833x．2015．21．128在飞机数字化装配系统中，机身部件一般是通过多台三坐标数控定位器构成的调姿单元来进行支撑的。机身部件上安装与定位器同等数量的工艺球

4、头，数控定位器末端设置与之匹配的工艺球窝并具有松开锁紧功能，通过行车吊装机身部件将工艺球头落人工艺球窝内并锁紧，实现机身部件的支撑和固持，这个过程被称为工艺球头人位。由于飞机部件装配存在变形，部件上工艺球头的安装位置和理论位置之间存在着偏差。因此，工艺球头的球心位置是无法准确预知的。吊装入位时，需要保证机身上的工艺球头准确地落入定位器末端的球窝中，如果定位器末端各球窝间的位置关系与机身上工艺球头间的位置关系不能准确匹配，会导致球头不能进入球窝或者产生较大的装配应力，装配质量严重削弱。因此，需要建立精确且简洁有效的球头人位方法来保证装配质量[1】。本文

5、以飞机数字化装配系统为研究对象，提出了基于激光跟踪仪测量的工艺球头入位方法，并设计了绝对128航空制造技术·2015年第21期和相对两种球头入位测量方法，根据实际应用情况分析两种测量方法的优劣，为工艺球头人位测量方法的选择提供了参考依据。1飞机数字化装配系统简介在飞机数字化装配系统中，机身部件由4台数控定位器支撑。其中，机身部件适当位置安装4个工艺球头，数控定位器可沿x、】，、z3个相互垂直的方向运动，定位器末端设置与工艺球头匹配的工艺球窝，机身部件通过行车吊装使工艺球头人位，工艺球头与工艺球窝形成球铰连接口】，实现机身部件的4点支撑。2坐标系建立方

6、法为了确保机身部件在吊装时，工艺球头能够准确地落入定位器末端的工艺球窝内，可通过激光跟踪仪测量工艺球头和工艺球窝的位置关系，因而需建立相应坐标系。2．1装配坐标系建立装配坐标系是飞机数字化装配系统测量和定位的基准，系统通过记录公共观测点在装配坐标系下的位置来记录和维护装配坐标系信息【3】。装配坐标系建立方法如下：激光跟踪仪测量公共观测点，并进行绝对定位计算，即激光跟踪仪测量软件转站功能，获得测量坐标与装配坐标系的转换关系，设置坐标变换参数，测量结果直接变换为装配坐标系下的坐标值，即完成装配坐标系的建立。2．2数控定位器坐标系标定为确定工艺球窝球心在装

7、配坐标系中的位置，需对数控定位器坐标系进行标定，标定方法如下：(1)激光跟踪仪转站，建立装配坐标系。(2)通过主控系统控制数控定位器回到机械原点。(3)测量工艺球窝球心位置，工艺球窝球心不能直接测量得到，需在工艺球窝内放置一个工艺球头，球头末端放置靶球，让工艺球头在球窝内转动，多次测量，靶球球心的轨迹为一个球面，轨迹拟合可得到工艺球窝的球心在装配坐标系下位置，如下：Oi=k，只，zf](i=1～4)DIGI胤Ass酬B吖№P研刚TEcHNoLoGY数字化装配检测技术3球头入位测量方法3．1测量方法确定球头入位测量方法可分为绝对测量法和相对测量法。绝对

8、测量法是通过激光跟踪仪测量各工艺球头的绝对球心坐标，然后通过主控系统计算，驱动数控定位器XYZ移动，使各工艺