[发明专利]飞行器柔性工装智能控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及机械制造领域，特别涉及飞行器制造技术领域，更特别地 涉及一种飞行器柔性工装智能控制系统，用于加工飞行器的曲面薄壁零件。

背景技术

为了解决飞行器大型薄壁件的加工问题，美国、西班牙等国的技术人 员进行了多年的研究工作，开发了各种柔性装配工具技术。1990年，美国 的Rohr Industries，Incl公司开发了柔性机器人工作单元，用于机身部 件的装配；1994年～2001年，美国CAN制造系统公司研发了基于POGO单 元的柔性工装系统POGO flexible tooling system，已经被波音等多家飞 机制造企业应用到生产中。2004年西班牙M.Torres公司开发了自己的飞 机柔性装配工具，并大量应用于实际生产中。M.Torres集团公司是为航 空工业设计和制造专用机床及自动化装配系统的公司。在公司为世界飞机 制造业交付的众多产品中，有一套知名的、且经过验证为非常成功的系统， 即用于蒙皮壁板高速切边和钻铣加工的解决方案，又称TORRESMIL和 TORRESTOOL系统。TORRESTOOL系统的结构特征为：(1)X轴排架可在两个 独立的导轨上滚动；(2)在每个Y轴鞍座上，都有Z轴的移动式升降装置； (3)在每个Z轴移动式升降装置上都有真空支持系统，以固定工件。

以上所述的TORRESTOOL系统，作为一种典型的多轴柔性装夹系统，其 优点主要体现在，能够快速适应不同的待加工曲面，并且可以根据加工位 置和受力集中程度来调整支撑密度，保证加工精度。但是这种多轴柔性装 夹系统，存在一些明显的缺陷，主要表现在：(1)每个排架和鞍座都有一套 独自的电机驱动装置，独立轴数目过多，这给数控系统造成很大的负担； (2)由于各自电机驱动装置的存在，排架和鞍座的体积都很大，造成两个支 撑点之间的最短距离也比较大，不利于加工中工件受力集中部分的支撑。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提出了一种机器人化飞行器柔性工装智能 控制系统，其通过双机器人的协同工作完成各支撑单元的X向和Y向定位， 只有Z向定位由支撑单元自身驱动控制装置完成。这样以来，一方面大大 精简了柔性工装的整体机械结构，而且可以使其数控系统的负担大大减轻， 同时也避免了由于支撑单元机构过于庞大而造成的支撑点间距较大的问 题，从而达到提高工件支撑精度以及减小加工中工件受力变形的良好效果。

为达到上述目的，本发明一方面提出一种飞行器柔性工装智能控制系 统，包括坐标提取系统、决策控制系统和执行机构，所述坐标提取系统， 用于对待加工的工件的进行曲面数字建模，并提取所述工件的支撑点坐标 信息，以及生成工件坐标信息文件并发送给决策控制系统；所述决策控制 系统，用于根据所述工件坐标信息文件对执行机构的动作进行规划和决策， 并生成对应的控制指令发送给所述执行机构；所述执行机构包括：两个机 床导轨；分别沿所述机床导轨移动的两个机器人；多个位于机床平面且与 所述机床导轨方向垂直的可沿所述机床导轨方向平移的动梁；多个位于所 述动梁之上且可沿所述动梁轨道滑行的支撑单元；控制所述机器人运动的 机器人运动控制器和控制所述支撑单元运动的支撑单元运动控制器，其中， 所述机器人运动控制器和所述支撑单元运动控制器由所述决策控制系统发 出的控制指令进行控制。

在本发明的一个实施例中，所述坐标提取系统包括工控机，所述工控 机与所述决策控制系统通过串口相连。

在本发明的一个实施例中，所述决策控制系统和所述执行机构中的所 述机器人运动控制器和所述支撑单元运动控制器通过无线网络进行通信。

在本发明的一个实施例中，所述决策控制系统包括：串口通信系统， 用于与所述坐标提取系统进行通信，接收所述工件坐标信息文件；第一控 制子系统，用于根据所述工件坐标信息文件对执行机构的动作进行规划和 决策，并生成对应的控制指令；无线通信系统，用于与所述机器人运动控 制器和所述支撑单元运动控制器进行无线通信，将生成的控制指令发送给 所述机器人运动控制器和所述支撑单元运动控制器。

在本发明的一个实施例中，所述决策控制系统对所述机器人运动控制 器和所述支撑单元运动控制器的控制包括单电机运行控制模式、单动作运 行模式、单坐标点运行模式和程序运行模式。

在本发明的一个实施例中，所述机器人运动控制器对所述机器人上十 个电机进行运动控制，通过不同的电机运动序列完成机器人各种动作。