[发明专利]形位自适应自动钻铆系统及其使用方法

说明书

本发明公开了一种形位自适应自动钻铆系统及其使用方法，移动平台包括基体以及安装在基体下端的脚轮，移动平台可在舱体及型架外侧进行全方位移动，其上集成设有数控系统、定位与导航系统、视觉传感系统、手眼与力位混合控制系统以及测量系统；所述移动机械臂固定在移动平台上端一侧，包括机械臂和末端执行器；型架包括上定位盘、下定位盘、底座、支臂轴和旋转支臂；底座下端与地基固定，上端安装有下定位盘，下定位盘通过支臂轴与上定位盘连接，旋转支臂装配在支臂轴上。本发明可以不受舱体结构形式限制，能够适应现有型架基础，完成舱体的钻孔、铆接装配工作以及质量判定，通用性高，装配柔性大。

技术领域

本发明涉及运载火箭舱段自动钻铆加工装配技术领域，具体是一种形位自适应自动钻铆系统及其使用方法，能够实现不同规格舱体的自动钻铆加工。

背景技术

载火箭正朝着高质量、短周期、低成本的研制方向发展，从十年前的一年1-2 发到如今的每年10-20发，运载火箭正迈入高密度发射时期，对产品的质量、精度、进度等要求不断提高；而目前我国运载火箭舱段的装配仍停留在手工装配水平，制约着产品质量的提高，无法满足航天发展的需求。目前世界各国航空航天工业发达国家都已广泛采用自动钻铆技术。国外铆接装配技术几十年的应用表明，采用自动钻铆机后装配效率至少比手工铆接装配提高10倍，并能节约安装成本，改善劳动条件，更主要的是能够确保安装质量，大大减少人为因素造成的缺陷。现在采用自动钻铆机已成为改善飞行器性能的主要工艺措施之一。

近十年来，自动钻铆在运载火箭舱体产品得到了一定程度的应用，但存在以下问题：

1)受产品结构限制，自动钻铆只局限在简单舱体上；2)现有自动钻铆设备均为固定式结构，无法适应现有型架等硬件基础，所有硬件部分均需要重新设计制造； 3)双移动机械臂式机器人所需空间大，需设计专门的工装辅助；4)固定式钻铆设备费用高，投资大。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种形位自适应自动钻铆系统及其使用方法，采用外部移动机械臂+内部形位自适应系统的加工模式，通过利用现有型架等条件，实现各种规格舱体的柔性钻铆加工。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种形位自适应自动钻铆系统，包括移动平台、移动机械臂、形位自适应系统、导轨、型架，所述移动平台包括基体以及安装在基体下端的脚轮，所述移动平台可在舱体及型架外侧进行全方位移动，其上集成设有数控系统、定位与导航系统、视觉传感系统、手眼与力位混合控制系统以及测量系统，用于实现移动机械臂的准确运动及定位，避免与舱体及型架的干涉碰撞；所述移动机械臂固定在移动平台上端一侧，包括机械臂和末端执行器；所述型架包括上定位盘、下定位盘、底座、支臂轴和旋转支臂；所述底座下端与地基固定，上端安装有下定位盘，所述下定位盘通过支臂轴与上定位盘连接，所述旋转支臂装配在支臂轴上；所述导轨包括滚珠丝杠及直线导轨，直线导轨两端的支座分别通过滚珠丝杠与上定位盘、下定位盘相连，可实现360°圆周方向运动；所述数控系统分别与移动平台、移动机械臂、形位自适应系统连接；所述形位自适应系统与导轨相连，可进行上下方向进给运动。

优选地，所述形位自适应系统包括自适应系统及末端执行器。

优选地，所述测量系统用于钻铆作业后对加工制定进行扫描及判定，通过对舱体表面扫描方式判断钻铆质量。

优选地，所述移动平台及机械臂在接近舱体时，通过视觉传感系统获取其相对于舱体蒙皮上预设的标定板，实现精确定位。

优选地，所述形位自适应系统位于产品内部区域。

优选地，所述移动机械臂及形位自适应系统上均安装有可进行更换的末端执行器，从而实现如钻孔、锪窝、铆接等不同类型的作业要求。