飞机大部件自动对接仿真技术

飞机大部件自动对接仿真技术摘要：在科学技术高速开发的同时，飞机大部件的自动化对接仿真模拟技能同样获得了快速的进展。此文起先阐述了飞机大部件进行自动化衔接的基本规律及体系构成要素，之后关键说明了机翼衔接调姿轨迹策划和仿真模拟技术。关键词：飞机；大部件；对接仿真对于飞机大部件的数字型自动化衔接拼装技能的推行使用，也应当从飞机架构策划的抗压和抗变形的能力，工艺流程支持接头的抗压和抗变形的能力，数控定位体系的抗压和抗变形的能力，反复定位的精密度和准确度及勘测场地的平稳性部署等部分深层面探寻，把已有的经历经过越来越多地使用与考证，逐渐产生产业内飞机自动化拼装的样板、规则，由此产生航空制造业数字型生产制造的规范系统。一、飞机大部件自动对接原理及系统组成随着数字化技术的快速发展，仿真技术在飞机装配中得到了广泛应用，成功解决了固有拼装工艺流程策划中极易被忽视的难题，防止因为拼装工艺流程策划失误而导致的损耗。在虚假情境中，能够对三维拼装工艺流程策划及拼装的进程实施仿真模拟，而且把所策划的工艺流程同仿真模拟成果用来指引当场的实际拼装。飞机大部件的衔接拼装仿真模拟系统把单调的物品数据源里的三维数据集或数字样机当作基本，在虚假拼装情境里，提炼衔接拼装需要的物品三维数模、能源三维数模及拼装生产工艺流程，解析衔接部件间的核心特点，创建数字化衔接规范工装调节措施。飞机大部件自动化衔接技能在飞机总装里的普遍使用，完成了对大部件的及时追踪勘测、管制及空间位姿的调节，让衔接部件可以有效精准地由起始位姿运行至终点位姿，由此提升了飞机的疲惫力度及衔接效力，确保了部件的衔接品质与衔接精密度和准确度，可以符合中国当代巨型飞机经济实惠性、平安性、牢靠性及使用寿命长的生产需求。（一）自动对接原理第一，在飞机部件的勘测标准点上安设靶球，实施引光，第二，由激光追踪仪测量获得部件上勘测标准点的坐标数值，使用有关的调姿计算方法得到部件的目前位姿，而且同其理论位姿实施比较，经过对数据资料的解析与处置，求得部件的调姿轨道，此外转变成对应定位器的位移数，驱使对应定位器的各种动作以调节部件的位姿。实现一回部件的位姿调节之后，勘测体系依旧应当又一次勘测部件上勘测标准点的坐标值，而且把测得的坐标数录入掌控软件，反复以上流程，驱使对应定位器动作，直到部件调节至准许偏差范畴内的精准方位，完成前机身和中机身的精准衔接。飞机大部件衔接属于飞机总装流程的关键任务内容，其衔接品质的优劣在极大水平上确定了总体飞机的品质，为飞机生产制造中的核心步骤。因为巨型飞机部件的衔接区域面积大、形状繁杂，尤其是外翼和中央翼的衔接，并非单纯的面和面的贴切吻合衔接，相反为外翼的一侧需要插进至中央翼里，为曲面套合衔接，缝隙余量特别少，假如提前未实施衔接途径部署与仿真模拟，想要高速、精准衔接到位，差不多是办不到的事，乃至还可能破坏物品的衔接区，导致物品淘汰。即使是左右翼均衔接到位了，假如最终的目的姿势评价检验未达标，仍将干扰总体飞机的品质，所以，想要提升衔接拼装品质，鉴于数字型虚构样机的电脑模拟仿真技能产生了核心效用，其能够在飞机真实衔接前实施衔接拼装流程的动态虚构仿真模拟与能拼装性解析，改良衔接途径，并且对虚构拼装后的机翼姿势实施评价，之后调姿改良机翼姿势，给现实衔接供应极优的途径与极佳的姿势，此对优品质、优效力、小本钱地实现大部件衔接拼装十分关键。（二）自动对接系统组成飞机大部件的自动化衔接体系关键由电脑掌控的机械传动设备、数字型勘测体系以及掌控体系构成。1、机械传动装置机械传动设备是完成飞机大部件自动化衔接的终端实施模块，其为总体自动化衔接仿真模拟体系的实施组织。不但能够支持飞机衔接大部件，而且特别关键的是可以经过掌控体系控制驱使结构运行，完成飞机大部件的位置确定、调节与稳定等行动。进而，完成衔接部件空间位姿的精准调节。关键用于支持、位置确定与调节飞机大部件，完成衔接部件空间位姿的精准调节。其机械架构关键是由定位器组成，各种定位器之间经过联动管制的样式稳定、精准地操作衔接部件，协同实现部件位置确定与姿势调节的总体进程，其极高的精密度和准确度及平稳性确保了飞机大部件衔接仿真模拟体系的功用与水准。2、数字化测量系统数字型勘测体系选用数字型装备及技能，利用电脑掌控去完成自动、迅速、准确的勘测目标与任务。3、控制系统掌控体系关键包含运动控制器、伺服电机以及体系掌控软件，当中，运动控制器与伺服电机完成机械传动设备的数字型掌控，体系控制软件执掌对总体衔接定位进程实施掌控，完成对运动控制器的接口管制，并且同数字勘测体系实施通讯，实现部件的位姿解算、部署衔接部件的调姿轨道以及对总体衔接进程的掌控与有关数据资料的处置、展示等。体系掌控软件是飞机大部件自动化衔接体系的核心构成要素，掌控软件策划的好坏是确保全部体系是不是可以实现预设方针的核心。二、机翼对接调姿轨迹规划与仿真在中央翼早已将位置确定之后，各个定位器沿翼展方向离开中央翼，外翼吊装到台定位器上面，经过工艺流程接头和定位器连接，外翼离开吊装体系，此刻外翼的位姿便是衔接前的初始位姿，机翼衔接到位以后的位姿便是目的位姿，经过研发机翼衔接仿真模拟模型，实际地模拟仿真此拼装衔接流程，实施能拼装性解析与调姿改良，机翼衔接仿真模拟模型任务步骤见图1。图1机翼对接仿真模块工作流程（一）仿真虚拟环境的建立借助CATIA这个主机厂所共用的软件平台，通过CATIA二次开发工具CATIAV5AutomationAPI进行软件开发，在CATIA高品质的可视化虚拟仿真环境中进行仿真（图2）。图2机翼对接仿真模块界面（二）数据准备机翼数字化衔接的核算参照关键是策划供应的中央翼与外翼上的理论水平勘测点，然而巨型飞机的机翼极长，机翼因为本身重力翼尖下垂得十分严重，即便拥有4台定位器的支持，理论数模和真实境况仍差距极大。所以，首要需对在该情形下的机翼实施有限元变形解析，变形解析之后的水平勘测点才能够当作核算参照；在部分境况下仍需给此类水平勘测点依次加上权重参数。想要高效地监控机翼衔接进程里衔接区域的影响境况，在机翼衔接前的初始位姿时，由激光扫描仪扫视衔接区域，形成机翼衔接区域曲面数模，由激光追踪仪勘测中央翼及外翼上的水平勘测点，把此类勘测数据资料当作机翼衔接仿真模拟模型的录入。（三）在装配测量坐标系下的位姿计算与显示对当场实际测量的水平点和变形解析以后的勘测点经过极优拟合的计算方法就能够求出拼装勘测坐标系下的目的位姿。（四）目标位姿的静态干涉检查与调姿把中央翼和外翼衔接区域扫视曲面数模在拼装勘测坐标系下依照核算的目的位姿在CATIA图形展示区安置且经过二次研发自主实施静态干预检验，假如发生干预，微调外翼位姿以后再进行检验直到不再发生干预截止，以该位姿当作目的位姿（图3）。图3静态干涉检查界面（五）路径规划把机翼衔接流程划为两种进程：进程一是调姿过程，进程二是平移过程，在机翼并没有插进至中央翼以前应实现姿态调节，以后沿翼展反方向平移到位。把拼装勘测坐标系中的初始位姿与目的位姿转变到理论数模的整机坐标系中，衔接口的中间位姿由目的位姿沿翼展方向平移一定间距反推获得（图4）。图4静态干涉检查界面（六）对接装配过程的模拟仿真和可装配性分析使用CATIA的数字型样机（DMU）的拼装仿真模拟功用，对飞机机翼衔接实施运动仿真模拟：中央翼处在目的位姿，外翼由初始位姿→中间位姿→目的位姿，并且实施动态干预检验，假如发生干预，通常选用调节外翼方位（保持原本姿势）的方法防止干预，获得外翼衔接到位的运行轨道（图5）。图5动态模拟仿真及动态干涉检查（七）机翼姿态评估在机翼实际装配对接之前，机翼对接仿真模块对左右翼仿真装配的目标位姿进行评估检查，如果有不合格项，对机翼的目标位姿进行微调，直至检查项全部合格（图6）。图6仿真装配后的机翼姿态评估界面结论机翼衔接仿真模拟模型早已在巨型飞机外翼和中央翼的自动性衔接中获得顺利使用与考证，同之前衔接样式比较，电脑仿真模拟技能的使用让数字性衔接展示出显著优越性，在衔接品质与衔接效力上均具有极大提升，对加速飞机研发制造与分批制造均会具有关键效用。参考文献[1]吕冰.飞机大部件对接仿真技术研究[D].沈阳航空航天大学,2013.[2]刘永强.飞机翼身自动对接仿真系统研究与开发[D]