一种机器人智能钻铆作业在线质量检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种机器人智能钻铆作业在线质量检测系统及方法。该系统包括：在线监测模块和控制模块；所述在线监测模块用于监测机器人智能钻铆作业的工作状态；所述控制模块用于根据所述工作状态检测机器人智能钻铆作业的质量并控制所述在线监测模块。本发明专利技术实现了钻铆作业与质量检测的一体化过程，提升了飞机壁板自动装配效率，有效提高了钻铆作业的质量。本发明专利技术能够满足现有智能钻铆作业的高精度、高效率在线质量检测，提高飞机壁板自动化装配效率与装配精度。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人智能钻铆作业在线质量检测系统及方法
本专利技术涉及数字化装配和自动化领域，特别是涉及一种机器人智能钻铆作业在线质量检测系统及方法。
技术介绍
飞机装配过程中需要对飞机壁板预制大量连接孔，这些连接孔的钻铆质量对壁板装配精度有着重要的影响。现如今对于连接孔的检测仍以手工检测为主，主要存在如下2个问题：(1)钻铆质量检测效率低。人工检测的方式是在制孔工序完成后对连接孔进行检测，致使检测效率很低，不能实现制造检测的连贯性作业。(2)钻铆质量检测精度低。受工人的经验影响，不同工人的检测结果差距较大。同时，手工检测难以保证测量设备与连接孔的同轴性。因此手工检测的精度较低，无法满足数字化装配高质量和高精度的要求。近年来引进了一部分国外的检测设备，同时国内科研院所也有类似设备的研制，可以对制孔质量进行自动化检测，但是这些设备的集成度较低。钻铆过程受多种因素影响，现有的手工检测方法和自动检测方法均采用的是事后检测，无法很好的检测钻铆质量，难以提高钻铆效率。因此，如何完成飞机壁板自动化钻铆过程中的钻铆质量的在线检测，实现根据产品质量的实时工艺调整，以及完善连接孔质量的检测系统是飞机自动化装配领域中亟待解决的问题。
技术实现思路
基于此，本专利技术的目的是提供一种机器人智能钻铆作业在线质量检测系统及方法，能够满足现有智能钻铆作业的高精度、高效率在线质量检测，提高飞机壁板自动化装配效率与装配精度。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种机器人智能钻铆作业在线质量检测系统，包括：在线监测模块和控制模块；所述在线监测模块用于监测机器人智能钻铆作业的工作状态；所述控制模块用于根据所述工作状态检测机器人智能钻铆作业的质量并控制所述在线监测模块；所述在线监测模块包括：点激光传感器，设置在机器人末端执行器前端，用于制孔垂直度的检测；压力传感器，设置在机器人末端执行器的压脚上，用于制孔过程轴向力的检测；温度传感器，设置在机器人末端执行器侧面，用于对孔周的温度进行检测；激光光纤传感器，设置在测量刀头上，用于孔厚的检测；线激光传感器，设置在机器人末端执行器侧方，用于孔周平齐度的检测；视觉相机，设置在机器人末端执行器前端，用于孔径大小的检测。可选地，所述控制模块具体包括：检测单元，与所述在线监测模块连接，用于根据所述工作状态检测机器人智能钻铆作业的质量；控制单元，与所述在线监测模块连接，用于控制所述在线监测模块。可选地，所述控制模块与所述在线监测模块通过TCP/IP协议、EtherNet/IP协议、EtherCat通讯或PLC的I/O口进行通信。一种应用于上述机器人智能钻铆作业在线质量检测系统的检测方法，包括：获取在线监测模块监测到的机器人智能钻铆作业的工作状态数据；根据所述工作状态数据，确定质量检测指标；基于所述质量检测指标，通过线性加权和法，检测机器人智能钻铆作业的质量。可选地，所述质量检测指标包括强度、刚度和寿命。可选地，确定质量检测指标的公式如下：Q＝fQ(x1,x2,x3,x4,x5,x6)G＝fG(x1,x2,x3,x4,x5,x6)T＝fT(x1,x2,x3,x4,x5,x6)其中，Q表示强度，G表示刚度，T表示寿命，x1表示孔径垂直度，x2表示轴向力大小，x3表示出口温度，x4表示孔厚，x5表示钉头齐平度，x6表示孔径大小。可选地，检测机器人智能钻铆作业的质量的公式如下：M＝cQQ+cGG+cTTM表示质量，Q表示强度，cQ表示强度对质量的影响系数；G表示刚度，cG表示刚度对质量的影响系数；T表示寿命，cT表示寿命对质量的影响系数。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供了一种机器人智能钻铆作业在线质量检测系统及方法。该系统包括：在线监测模块和控制模块；所述在线监测模块用于监测机器人智能钻铆作业的工作状态；所述控制模块用于根据所述工作状态检测机器人智能钻铆作业的质量并控制所述在线监测模块。本专利技术实现了钻铆作业与质量检测的一体化过程，提升了飞机壁板自动装配效率，有效提高了钻铆作业的质量。能够满足现有智能钻铆作业的高精度、高效率在线质量检测的要求，提高飞机壁板自动化装配效率与装配精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例机器人智能钻铆作业在线质量检测系统的结构框图；图2为本专利技术实施例机器人智能钻铆作业在线质量检测方法的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种机器人智能钻铆作业在线质量检测系统及方法，能够满足现有智能钻铆作业的高精度、高效率在线质量检测的要求，提高飞机壁板自动化装配效率与装配精度。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示，一种机器人智能钻铆作业在线质量检测系统，包括：在线监测模块2和控制模块1。所述在线监测模块2用于监测机器人智能钻铆作业的工作状态；所述控制模块1用于根据所述工作状态检测机器人智能钻铆作业的质量并控制所述在线监测模块2。所述控制模块1与所述在线监测模块2通过TCP/IP协议、EtherNet/IP协议、EtherCat通讯或PLC的I/O口进行通信。所述控制模块1具体包括：检测单元11，与所述在线监测模块2连接，用于根据所述工作状态检测机器人智能钻铆作业的质量。控制单元12，与所述在线监测模块2连接，用于控制所述在线监测模块。所述在线监测模块2包括：点激光传感器21，设置在机器人末端执行器前端，用于制孔垂直度的检测。通过安装在末端执行器前端的四个点激光传感器21，得到末端执行器上四个顶点到工件的距离，将距离信息传输到在线监测系统的孔径垂直度模块，结合找正算法，得到孔径的垂直度数据。压力传感器22，设置在机器人末端执行器的压脚上，用于制孔过程轴向力的检测。温度传感器23，设置在机器人末端执行器侧面，用于对孔周的温度进行检测；采用无接触式方法，通过红外辐射进行机器人制孔作业过程中的出口温度状态实时监测。激光光纤传感器24，设置在测量刀头上，用于孔厚的检测。由于蒙皮曲率的变化，造成蒙皮厚度的不均匀，需要在制孔后快速测量孔的厚度，以确定铆钉的长度。孔厚自动检测采用一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人智能钻铆作业在线质量检测系统，其特征在于，包括：在线监测模块和控制模块；所述在线监测模块用于监测机器人智能钻铆作业的工作状态；所述控制模块用于根据所述工作状态检测机器人智能钻铆作业的质量并控制所述在线监测模块；/n所述在线监测模块包括：/n点激光传感器，设置在机器人末端执行器前端，用于制孔垂直度的检测；/n压力传感器，设置在机器人末端执行器的压脚上，用于制孔过程轴向力的检测；/n温度传感器，设置在机器人末端执行器侧面，用于对孔周的温度进行检测；/n激光光纤传感器，设置在测量刀头上，用于孔厚的检测；/n线激光传感器，设置在机器人末端执行器侧方，用于孔周平齐度的检测；/n视觉相机，设置在机器人末端执行器前端，用于孔径大小的检测。/n

【技术特征摘要】
1.一种机器人智能钻铆作业在线质量检测系统，其特征在于，包括：在线监测模块和控制模块；所述在线监测模块用于监测机器人智能钻铆作业的工作状态；所述控制模块用于根据所述工作状态检测机器人智能钻铆作业的质量并控制所述在线监测模块；
所述在线监测模块包括：
点激光传感器，设置在机器人末端执行器前端，用于制孔垂直度的检测；
压力传感器，设置在机器人末端执行器的压脚上，用于制孔过程轴向力的检测；
温度传感器，设置在机器人末端执行器侧面，用于对孔周的温度进行检测；
激光光纤传感器，设置在测量刀头上，用于孔厚的检测；
线激光传感器，设置在机器人末端执行器侧方，用于孔周平齐度的检测；
视觉相机，设置在机器人末端执行器前端，用于孔径大小的检测。


2.根据权利要求1所述的机器人智能钻铆作业在线质量检测系统，其特征在于，所述控制模块具体包括：
检测单元，与所述在线监测模块连接，用于根据所述工作状态检测机器人智能钻铆作业的质量；
控制单元，与所述在线监测模块连接，用于控制所述在线监测模块。


3.根据权利要求1所述的机器人智能钻铆作业在线质量检测系统，其特征在于，所述控制模块与所述在线监测模块通过TCP/IP协议、EtherNet/IP协议、EtherCat通讯或PLC的I/O口进行通信。


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【专利技术属性】
技术研发人员：程晖，赵子钊，骆彬，杨语，赵子增，冯孟飞，张开富，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61