[发明专利]一种基于三维力传感器的飞机工装状态实时监控方法

说明书

一种基于三维力传感器的飞机工装状态实时监控方法，给飞机装配型架的各个定位器均安装三维力传感器，然后三维力传感器通过由PLC控制器将力信号传递给工控机，分别计算出定位器受力和端点位移偏移量之间的关系、定位器在扭转时的变形量和端点位移偏移量之间的关系、定位器在弯曲时的变形量和端点位移偏移量之间的关系，然后对这三者进行叠加，计算出定位器末端位移变化与定位器所受载荷之间的关系，用户根据定位器的类型输入各参数即可实时监控定位器末端位移的变化，能够有效监控飞机型架使用过程中受力及定位器位移偏移状态的方法，进行数据实时采集。

技术领域

本发明涉及航空制造领域，特别涉及一种基于三维力传感器的飞机工装状态实时监控方法。

背景技术

飞机装配型架是飞机装配过程中不可或缺的重要组成部分，作为飞机部件装配过程中对零部件起固定夹持作用的工艺装备，其稳定性影响着各产品的装配精度。若飞机装配型架的精度不达标，会直接影响飞机的装配精度，甚至导致整个飞机产品报废，造成不可估量的损失。

为保证飞机装配型架在使用过程中精度满足要求，传统的方法是根据经验定时对装配型架进行定检，使用激光跟踪仪测量各个定位器的偏差是否超过允许值。这种方法由于没有数据支撑，容易造成资源浪费，并且会严重影响生产效率。

工人在装配飞机零部件时常常需要借助一些辅助工具敲击装配型架，在敲击过程中可能会产生超过允许值的瞬间力，使装配型架产生不可逆转的变形。由于装配型架变形会使定位器末端产生位移偏移量，直接影响飞机产品装配过程中的定位精度。此时，如果能够实时的对装配型架各个定位器的受力和末端位移偏移量进行监控，超过允许值时及时发出警报，便会避免因定位器过载或定位器末端偏移量过大产生的产品质量问题和效率过低问题。

传感器技术作为一项成熟的工业技术，一直以来在各个领域发挥着重要作用。将传感器技术与飞机装配型架结合，寻找一种能够有效监控飞机型架使用过程中受力及定位器位移偏移状态的方法，进行数据实时采集，一方面可以对飞机装配型架工作状态实时反馈，另一方面也对后续飞机装配型架的设计及定检提供了重要的数据支撑。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种基于三维力传感器的飞机工装状态实时监控方法，给飞机装配型架的各个定位器均安装三维力传感器，然后三维力传感器通过由PLC控制器将力信号传递给工控机，由定位器的变形量叠加计算出定位器末端位移变化与定位器所受载荷之间的关系，解决了上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于三维力传感器的飞机工装状态实时监控方法，基于三维力传感器，包括以下步骤：

步骤S1：给飞机装配型架的各个定位器均安装三维力传感器；

步骤S2：将三维力传感器通过信号放大器连接到PLC的I/O模块，然后由PLC控制器将I/O模块接收到的信号传递给工控机；

步骤S3：计算出定位器受力和端点位移偏移量之间的关系，飞机装配型架的组件轴向拉伸或压缩时的变形量△l为：其中F_N为轴向载荷，E为组件的材料的弹性模量，A为组件的横截面积；

步骤S4：计算出定位器在扭转时的变形量为：其中T为飞机装配型架的组件的等效转矩，GIp为组件的抗扭刚度；

步骤S5：计算出定位器在弯曲时的变形量分别为，角位移θ：挠度w：其中M为弯矩，EI为抗弯刚度，I为截面惯性矩，C和D为常数；

步骤S6：分别计算出定位器受力和端点位移偏移量之间的关系、定位器在扭转时的变形量和端点位移偏移量之间的关系、定位器在弯曲时的变形量和端点位移偏移量之间的关系，然后对这三者进行叠加，得到定位器末端位移变化与定位器所受载荷之间的关系。

为了更好地实现本方案，进一步地，还包括步骤S7：将步骤S1-S6写入软件程序中，用户根据定位器的类型输入各参数即可实时监控定位器末端位移的变化。