一种面向飞机大部件的柔性加工检测一体化系统及方法与流程

本发明属于零件精确加工的，涉及一种面向飞机大部件的柔性加工检测一体化系统及方法。

背景技术：

1、现代飞机工业制造技术随着现代飞机复杂化的发展而不断创新升级，传统的飞机工业制造技术已经无法满足现代飞机高质量、低成本的生产需求。

2、传统的飞机工业装配制造过程中，是确定了加工位置与加工参数后，例如制孔位置与制孔参数后，通过末端执行器带动相应的加工刀具对飞机大部件进行加工。飞机大部件加工完成后，再通过检测设备对飞机大部件的加工质量进行检测，根据检测结果再对飞机大部件进行复加工。即现有的飞机大部件的加工、转运、检测相对独立，在频繁的加工、检测的转运过程中，总会导致飞机大部件的位姿发生变化，进而导致飞机的加工质量、检测结果总会出现误差，误差一旦累积就会造成最终的加工质量、检测结果的精度难以满足飞机大部件最终的装配需求，出现飞机大部件装配超差甚至无法装配的情况出现。

3、基于现有的大部件加工系统存在的上述问题，本发明公开了一种面向飞机大部件的柔性加工检测一体化系统及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种面向飞机大部件的柔性加工检测一体化系统及方法，能够连续进行飞机大部件的位姿检测、自适应柔性加工、装配质量检测，并且能够根据实时的加工、检测结果对飞机大部件的位姿进行精确调节，提高飞机装配质量同时减少人员劳动成本。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种面向飞机大部件的柔性加工检测一体化系统，包括柔性加工检测一体装置以及至少两组能够在柔性加工检测一体装置的工作工位异步进出的柔性调姿定位装置，所述柔性加工检测一体装置包括双龙门结构、三轴移动检测装置、三轴移动加工执行装置，所述双龙门结构上设置有三轴移动检测装置与三轴移动加工执行装置，所述柔性调姿定位装置移动至工作工位后对大部件进行调姿，所述三轴移动检测装置对调姿完成的大部件上的加工位置参数进行检测，所述三轴移动加工执行装置根据检测的结果对大部件进行加工，所述三轴移动检测装置对加工后的大部件的加工装配质量参数进行检测。

4、为了更好地实现本发明，进一步的，所述三轴移动检测装置包括激光位移检测装置、表面质量测量装置，所述激光位移检测装置用于检测大部件的形位参数，所述柔性调姿定位装置根据形位参数对大部件进行调姿；所述表面质量测量装置用于检测加工后的大部件的加工参数，所述三轴移动加工执行装置根据加工参数对大部件进行加工。

5、为了更好地实现本发明，进一步的，所述三轴移动加工执行装置包括末端执行器、真空吸尘装置、压脚机构、加工形位检测组件，所述真空吸尘装置设置在末端执行器的一侧，所述压脚机构根据形位参数将大部件的外表面叠层压紧，所述加工形位检测组件用于检测调姿后的大部件的定位参数，所述末端执行器根据加工参数选用对应刀具，并根据定位参数与加工参数对大部件进行加工。

6、为了更好地实现本发明，进一步的，所述加工形位检测组件包括视觉检测相机、加工位移传感器，所述视觉检测相机用于检测大部件上的孔位，所述加工位移传感器用于检测大部件的表面曲率以及表面法矢。

7、为了更好地实现本发明，进一步的，还包括旋转盘刀库，所述旋转盘刀库靠近三轴移动加工执行装置的执行端设置。

8、为了更好地实现本发明，进一步的，所述柔性调姿定位装置包括线性移动部、三坐标调姿器，所述线性移动部上对应大部件的调姿连接位设置有若干组三坐标调姿器，所述三坐标调姿器的连接端设置有球窝座，所述球窝座的一侧设置有球头锁紧机构。

9、为了更好地实现本发明，进一步的，三坐标调姿器的连接端还设置有三维力传感器。

10、一种面向飞机大部件的柔性加工检测一体化方法，包括以下步骤：

11、步骤1、将大部件吊装至柔性调姿定位装置上，并通过柔性调姿定位装置中的三坐标调姿器调节大部件的初始位姿；

12、步骤2、柔性调姿定位装置带动大部件移动至柔性加工检测一体装置的工作工位，通过三轴移动检测装置一次检测大部件的加工位置参数，柔性调姿定位装置根据加工位置参数对大部件进行精确调姿；

13、步骤3、采用三轴移动检测装置二次检测大部件的加工位置参数，并根据二次检测的加工位置参数与大部件精确调姿后的位姿之间的差异计算加工修正补偿值；

14、步骤4、保持大部件固定，三轴移动加工执行装置基于加工位置参数与加工修正补偿值进行适应性位姿调节，使得三轴移动加工执行装置中的末端执行器的轴线与大部件上的孔位法矢重合；

15、步骤5、通过末端执行器的轴向进给对大部件进行加工，大部件加工完成后，采用三轴移动检测装置对加工后的大部件进行加工装配质量参数的检测。

16、为了更好地实现本发明，进一步的，所述步骤5具体包括：

17、步骤5.1、通过柔性调姿定位装置将大部件调节至检测位姿；

18、步骤5.2、通过三轴移动检测装置中的激光位移检测装置对大部件加工区域的表面曲率、孔位法矢进行检测；

19、步骤5.3、三轴移动检测装置基于步骤.的检测结果进行适应性位姿调节，使三轴移动检测装置中的表面质量测量装置的轴线与大部件上的孔位法矢重合；

20、步骤5.4、通过表面质量测量装置对大部件上加工区域的加工装配质量参数进行检测。

21、为了更好地实现本发明，进一步的，所述加工装配质量参数包括孔位孔径、窝深、窝径、连接位凹凸量、连接位倾斜量。

22、本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

23、(1)三轴移动加工执行装置的末端执行器设置压脚机构，可以减少飞机大部件蒙皮骨架之间的间隙，减小制孔错孔误差，提高机床稳定性；设置视觉检测相机测量飞机大部件外形曲面预连接定位孔精确位置，根据预连接定位孔位置调整实际加工位置，保证飞机大部件实际加工位置精度，提高大部件质量；设置真空吸尘装置，充分减少加工切屑、粉尘对飞机大部件外表面损伤及对环境的影响，符合绿色绿色制造要求；

24、(2)三轴移动检测装置与三轴移动加工执行装置均激光位移传感器，测量待加工区域、待检测区域的曲率、法矢，保证机床加工、装配质量检测法矢准确性，提高大部件的加工质量；

25、(3)设置表面质量测量装置，用于测量飞机大部件加工后加工区域孔径、窝径、窝深测量，飞机大部件下架装配后装配区域的连接件凹凸量、倾斜量测量，保证飞机大部件加工、装配质量；

26、(4)柔性调姿定位装置中的三坐标调姿器末端设置球窝座与球头锁紧机构，通过球头锁紧机构可以实现支撑工装球头的快速锁紧及释放，稳定支撑工装，保证飞机大部件的稳定加工；设置三维力传感器，实施监控飞机大部件加工过程的x向、y向、z向受力值，判断各个三坐标调姿器的各向受力是否超过稳定阀值，提醒操作人员调整飞机大部件姿态，保证飞机大部件加工稳定牢靠；

27、(5)控制操作台中的集成控制系统通过对三坐标调姿器多轴运动控制，实现任意数量三坐标调姿器组合多轴同步调整，任意姿态支撑，拓宽了飞机大部件待加工区域及应用加工场景；

28、(6)柔性调姿定位装置可以交替转运至柔性加工检测一体装置的工作工位，实现大部件调姿、位姿检测、加工、质量检测的连续交替进行，提高了系统使用率，满足飞机大部件脉动生产需求。