[发明专利]基于六自由度并联机构飞机部件调姿装配系统及调试方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种基于六自由度并联机构飞机部件调姿装配系统及调试方法，属于飞机部件装配技术领域。

(二)技术背景

目前，我国的飞机装配仍然沿用前苏联六、七十年代的装配技术，这种工作方法制造周期长、装配协调环节多、协调的工艺技术方法复杂。特别地，在大部件对接装配时，两个部件被分别放在托架或拖车平台上，对接环面上通常有一圈连接孔和连接销，推动一部件缓慢靠近另一部件，观察调整连接孔与销，对准后插入。这种方法使得对接面上孔销配合精度低，易产生应力，对疲劳强度影响大。在制造业飞速发展的今天，传统的装配技术已经不能满足当前生产的需要，这也是我国落后于先进国家的重要原因之一。

而国外的飞机制造业中，数字化装配技术已经进入了实用化阶段。在大部件调姿对接装配中，大部件采用多个定位器进行支撑，通过自动化控制，实现大部件的位姿调整和对接。德国宝捷公司、西班牙SERRA公司和M.Torris公司等飞机数字化装配设备制造商，分别提出了各种三坐标支撑机构，用于实现飞机大部件的位姿调整和对接装配。我国在数字化装配技术方面也有了一定的研究，浙江大学提出了基于三个、四个定位器的两种调姿装配体统，并进行了相关研究。但是，基于定位器的调姿装配系统，一般都需要冗余控制，对控制方法提出了更高的要求。

鉴于以上分析，飞机部件在调姿装配过程中，与并联机构中动平台的运动形式非常相似，因此可以试想把并联机构用于飞机部件的调姿装配之中。迄今为止，国内外许多学者对并联机构的相关问题做了大量的研究，包括运动学、力学、工作空间、精度、奇异性、灵巧性、控制等等许多方面，并且取得了很多显著成果，对于并联机构相关技术的把握正趋于成熟。

并联机构具有刚度重量比大、承载能力强、响应速度快等许多优点，目前已经在加工中心、定位和定向机械、测量机、装配机械等领域得到了应用。近年来，把并联机构用于支撑调姿方面的研究也取得了一定成果，例如同济大学针对3RPS并联机构用于发动机支撑台架进行了相关研究；2001年，盛英等把Stewart并联机构用于车载雷达天线自动调平系统，从而为并联机构在自动调平支撑系统中的应用提供了一条可行的参考依据；德国波鸿鲁尔大学于1999年在校园建造的大型天文望远镜，它采用Stewart平台的并联机构作为调姿支撑机构，等等。此外，并联机构可不采用冗余驱动就能够实现六自由度的调姿运动，控制简单。鉴于以上研究，可见并联机构具有用于大型部件的调姿装配系统的潜能。

(三)发明内容

1、目的：本发明是针对飞机装配工作的实际需要，提供一种基于六自由度并联机构飞机部件调姿装配系统及调试方法。该系统及调试方法可以较好的解决现有技术的不足。

2、技术方案：

(1)见图1，一种基于六自由度并联机构飞机部件调姿装配系统，它包括：飞机部件调姿机构和激光跟踪系统。其之间的位置关系是后者设置在前者周围。其中飞机部件调姿机构包括：待调姿的飞机部件、两个PSS支链、两个PPRS支链、固定上述四个支链最下端导轨的静平台，部件调姿机构的结构形式是一个基于四支链的六自由度并联机构。它们之间的位置连接关系是：其中两个PSS支链两端通过球铰与飞机部件、球铰副滑块连接，球铰副滑块与静平台导轨组成滑动副；两个PPRS支链一端通过球铰与飞机部件连接，另一端采用转动副与转动副滑块连接，转动副滑块与上导轨组成滑动副，上导轨与下导轨组成滑动副，下导轨固定于静平台上。把飞机部件视为动平台，则整个结构可以视为一个基于四支链的六自由度并联机构。激光跟踪系统为激光跟踪仪及其附件。

所述待调姿的飞机部件，是指飞机大部件，机翼或者机身；

所述PSS支链，是由支撑杆、球铰、球铰副滑块、导轨组成；该支撑杆是圆形实心金属杆件，或者圆形金属管件，该球铰是自制产品，主要由球头和球窝组成；球窝的直径与球头直径一致；该球铰副滑块是底部带有凹槽、上部带有球窝的件，球窝用来安装球头；该导轨是上部带有凹槽的矩形件，市购产品；

所述PPRS支链，是由支撑杆、球铰、转动副滑块、上导轨与下导轨组成；该支撑杆一端与球铰连接，另一端与转动副滑块连接；该支撑杆与PSS支链中的支撑杆结构形式相同，但长度有差异；该球铰与PSS支链中的球铰相同；该转动副滑块是底部带有凹槽、上部带有两个耳座的件；该上导轨、下导轨都是是上部带有凹槽的矩形件，市购产品。

所述静平台，是指经平整修饰好的水泥地基。

所述激光跟踪系统，包括激光跟踪仪、靶镜、激光反射球。