[发明专利]一种应用于曲面产品自动钻铆的孔位修正方法

说明书

本发明公开了一种应用于曲面产品自动钻铆的孔位修正方法，包括以下步骤：S1：首先对四个基准孔的理论位置和实际位置进行对比得到四个基准孔的向量误差，结合向量误差和法向拟合双线性混合Coons误差曲面，构造误差曲面函数；S2：在制孔区内引入第五个基准孔，代入得到该基准孔应补偿的误差；S3：结合该基准孔实际向量误差建立多目标优化遗传模型，在一定范围内算出四个基准孔的切矢模长最优值，使误差曲面函数确定下来；S4：利用待加工孔理论坐标算出对应、，进而可算出待加工孔的孔位误差，最后误差补偿到理论坐标上，得到新的理论坐标，即完成孔位修正过程。本发明具有其修正效果好、适用范围广泛，能够满足制孔位置精度要求的优点。

技术领域

本发明属于机器人自动钻铆误差修正领域，具体涉及一种应用于曲面产品自动钻铆的孔位修正方法，用于修正工艺数模上加工孔点位和实际加工孔点位的误差。

背景技术

采用机器人自动钻铆系统进行飞机装配可有效地提高飞机的装配质量与装配效率，目前已经广泛应用到航空制造领域。离线编程系统是机器人自动钻铆系统实现自动化作业的先决条件。离线编程系统从工艺数模提取特征信息并规划加工任务，最后经过仿真优化后输出一套可直接用于加工的NC数控程序。工艺数模是一个较为理想的环境不受环境和人工等因素影响，但由于产品制造几何误差，温度变化、重力引起的变形误差、装配误差等，从工艺数模获取的加工孔理论坐标和实际加工孔坐标有偏差，导致加工时难以实现精确定位。航空产品对制孔位置精度要求极高，因此对理论坐标进行孔位修正，使最后加工出来的孔位置精度符合要求。

在孔位修正技术的研究中，严秋白等(基于爬行机器人的精准制孔技术研究)针对双基准孔，通过求取理论孔和实际孔的旋转矩阵，理论坐标乘以旋转矩阵来进行修正，但其方法只面向双基准孔的单曲度壁板；严秋白等(基于爬行机器人的精准制孔技术研究)还对双曲度曲面进行了研究，通过基准孔理论坐标和实际坐标信息，利用一定的三维坐标转换法，计算对应的空间坐标转换矩阵；此方法应用于飞机口盖等待加工孔呈曲线分布位置，能够保证孔边距；Weidong Zhu等(An off-line programming system for roboticdrilling in aerospace manufacturing)通过基于制孔区域的基准孔误差向量构建双线性误差平面，实现对制孔区域待加工孔理论坐标线性插值补偿；毕运波等(环形轨自动化制孔系统孔位修正方法)通过拟合误差曲面的方式进行孔位修正，在构造曲面时，默认两条曲线扫略两条直线，这种方法对于同一型号飞机的特定机身段对接部位有显著效果。然而飞机壁板的形状多样，且孔位误差与壁板的曲率有关，所以以上方法皆存在一定的局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种面向曲面产品通用的孔位修正方法，该方法拟合双线性混合Coons误差曲面，利用遗传优化算法，能够算出加工孔理论坐标应补偿误差值，来修正加工孔理论坐标和实际坐标偏差。其修正效果好、适用范围广泛，能够满足制孔位置精度要求。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种应用于曲面产品自动钻铆的孔位修正方法，包括以下步骤：

S1：在制孔区域内设定若干个待加工孔，在制孔区域四角设四个基准孔，基准孔的理论位置、法向和实际位置已知，首先对四个基准孔的理论位置和实际位置进行对比得到四个基准孔的向量误差，结合向量误差和法向拟合双线性混合Coons误差曲面，构造误差曲面函数△P(u,v)，拟合时四个基准孔信息无法确定切矢模长，设置为未知数；

S2：在制孔区内引入第五个基准孔，算出其在u、v方向的坐标u_j、v_j，代入△P(u,v)得到该基准孔应补偿的误差△P_j；

S3：结合该基准孔实际向量误差建立多目标优化遗传模型，在一定范围内算出四个基准孔的切矢模长最优值，以该最优值为四个基准孔的切矢模长，使误差曲面函数△P(u,v)确定下来；