一种直升机尾梁自动安装方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种直升机尾梁自动安装方法及系统，涉及直升机部件动态安装以及直升机制造与维修技术领域，包括：全向移动平台；升降平台；六自由度平台，六自由度平台上设置有尾梁定位工装；视觉系统，其设置在尾梁上；控制系统，其与全向移动平台、升降平台和六自由度平台通信连接。本发明专利技术通过视觉系统测量位置姿态将运动指令发送到六自由度平台，通过六自由度平台来实现精确对接。通过3组相机和3组激光测距仪来完成中机身安装端面姿态测量。使用3个相机分别取得中机身上3个定位孔的中心，通过3个孔中心来计算出中机身端面中心点位置。本发明专利技术通过先半自动方式的初步定位，后全自动的精确定位相结合的方式，减少了系统开发和运行成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
一种直升机尾梁自动安装方法及系统


[0001]本专利技术属于直升机部件动态安装以及直升机制造与维修
，更具体地说，本专利技术涉及一种直升机尾梁自动安装方法及系统。

技术介绍

[0002]随着社会各方面的发展，直升机的应用也越来越被重视，因此产量需求量很大。目前世界先进国家在飞机自动化装配上技术上前进摸索了很多年。以美国为例，美国的飞机装配大型配件比如机身，机翼都是利用机器人或者自动安装平台实现自动化操作完成安装。国内近几年也发展迅速，比如浙江大学团队开发的成组定位系统、移动机器人制孔系统、环形轨道制孔系统、5+X轴专用机床制孔系统、卧式双机联合钻铆机等全产权、全配套的飞机自动化装配原创装备，为运
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20、歼
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20、运
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9等9个重点型号飞机的成功研制和批量生产提供了工艺、技术、装备及系统的重要支撑。但是由于环境，仪器，算法等原因。配件安装的精度和时间长短并不能很好控制，会产生多次重复校准安装等问题。
[0003]现在的直升机尾梁基本都是人为操作，用吊臂或者手推安装车将尾梁和直升机机身进行对接。这样的安装方式效率低，耗费时间，成本高，不利于产品的大规模生产。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的是解决上述问题和/或缺陷，并提供后面将说明的优点。
[0005]为了实现根据本专利技术的这些目的优点，提供了一种直升机尾梁自动安装系统，包括：全向移动平台；升降平台，其设置在所述全向移动平台上；六自由度平台，其设置在所述升降平台上，所述六自由度平台上设置有用于固定尾梁的尾梁定位工装；视觉系统，其设置在所述尾梁上；控制系统，其与所述全向移动平台、升降平台和六自由度平台通信连接。
[0006]优选的是，其中，所述全向移动平台的底部设置有麦克纳姆轮。
[0007]优选的是，其中，所述升降平台的结构包括：升降底座，其正上方设置有升降上座；X型升降架，其设置在所述升降底座与升降上座之间；所述升降底座的一端设置有下固定轴，所述升降上座的一端设置有上固定轴，所述X型升降架的上端与所述上固定轴转动连接，所述X型升降架的下端与所述下固定轴转动连接；所述升降底座的内侧设置有下滑槽，所述升降上座的内侧设置有上滑槽，所述上滑槽内滑动设置有上滑轴，所述下滑槽内滑动设置有下滑轴，所述X型升降架的上端与所述上滑轴转动连接，所述X型升降架的下端与所述下滑轴转动连接；所述上滑轴和下滑轴分别
对应连接有液压缸。
[0008]优选的是，其中，所述六自由度平台的结构包括：下座架，其固定设置在所述升降平台的上端平台上；上座架，其设置在所述下座架的上方；六个伸缩气缸，其缸体通过万向轴与所述下座架转动连接，所述伸缩气缸的活塞杆通过万向轴与所述上座架转动连接；所述伸缩气缸连接有电机驱动器；所述万向轴的结构包括：安装座，其设置在所述上座架和下座架上；连接轴，其与所述安装座转动连接；U型连接架，其与所述伸缩气缸的缸体或活塞杆相接，且所述U型连接架与所述连接轴转动连接。
[0009]优选的是，其中，所述尾梁定位工装的结构包括：前端板；后端板，其与所述前端板之间连接有连接板，所述前端板和后端板分别设置有与直升机尾梁外形相适配的半圆槽体。
[0010]优选的是，其中，所述视觉系统包括三组相机和三组激光测距仪。
[0011]一种直升机尾梁自动安装方法，包括以下步骤：步骤一、人工遥控全向移动平台，将直升机尾梁自动安装系统移动到尾梁安装区域；步骤二、将视觉系统安装在尾梁上，将尾梁放置到尾梁定位工装上，在中机身上安装视觉标记块和十字激光发生器，十字激光发生器投影标线；步骤三、将直升机尾梁自动安装系统移动到中机身旁，并调整升降平台使尾梁高度与中机身高度接近对齐；通过在中机身上安装十字激光发生器，将激光标记在地上，手动遥控全向移动平台，让对接设备平台两侧边对齐两条垂直激光线，从而实现系统的粗定位，将尾梁与中机身初步对齐；步骤四、进行自动对接，视觉系统中的激光测距仪测量中机身安装端面的平面姿态，发送运动指令给六自由度平台，步步逼近最终对接位置；步骤五、在人工初调到尾梁距离中机身10cm后，通过视觉系统和六自由度平台，系统实现自动调整阶段；六自由度平台根据正反解运算自动对接实在视觉的引导下，由上位机控制六自由度平台运动进行自动对接；在对接前通过控制界面的手动微调窗口调整六自由度平台使得尾梁姿态达到自动对接的位置要求；步骤六、安装螺栓，通过拧紧枪拧紧螺栓，使尾梁固定在中机身上。
[0012]优选的是，其中，所述步骤五的具体流程包括：S51、锁定全向移动平台的底盘和升降平台；S52、建立六自由度平台坐标系与转换；S53、上位机界面启动控制六自由度平台自动对齐；S54、自动对齐软件以逐步逼近的形式，对齐法兰；S55、自动对齐后锁定六自由度平台。
[0013]优选的是，其中，所述S52中，建立六自由度平台坐标系与转换的具体方法包括：
以六自由度平台下座架的中心点为O点，建立O
‑
XYZ坐标系，其中Y轴垂直于尾梁的端面，Z轴垂直于地面；以上座架的中心点为O0点，建立O0‑
X0Y0Z0，其中X0、Y0、Z0轴依次对应同向于X、Y、Z轴；在初始状态下将O
‑
XYZ坐标系绕O0Z0转过α角得到O1‑
X1Y1Z1坐标系，这个旋转变换过程记为动作1，对于O
‑
XYZ坐标系中坐标为（x0,y0,z0）的某点，其由动作1的旋转变换得到（x1,y1,z1）过程如下式所示：矩阵C
10
称作动作1的变换矩阵；同理，将O1‑
X1Y1Z1坐标系绕O1Y1转过β角得到O2‑
X2Y2Z2坐标系被称作动作2，（x2,y2,z2）为经过动作2旋转变换后得到的坐标，则动作2的旋转变换过程如下式所示：矩阵C
20
称作动作2的变换矩阵；将O2‑
X2Y2Z2坐标系绕O2X2转过γ角得到O3‑
X3Y3Z3坐标系被称作动作3，（x3,y3,z3）为经过动作2旋转变换后得到的坐标，则动作3的旋转变换过程如下式所示：矩阵C
30
称作动作3的变换矩阵；通过六个伸缩气缸的伸缩来实现六自由度平台坐标系的旋转变换；电机驱动器通过移动伸缩气缸的活塞杆改变上座架在空间中的位置和姿态，将六个伸缩气缸依次记为B1b1，B2b2，B3b3，B4b4，B5b5，B6b6；其中，B1，B2，B3，B4，B5，B6分别为六个伸缩气缸与上座架的万向轴的铰接点，b1，b2，b3，b4，b5，b6分别为六个伸缩气缸与下座架的万向轴的铰接点；经过动作1、动作2、动作3的旋转变换，B1，B2，B3，B4，B5，B6点的坐标不变，而b1，b2，b3，b4，b5，b6点的坐标会发生符合动作1、动作2、动作3的变化，根据变换矩阵C
10
、C
20
和C
30
即可求出旋转变换后b1，b2，b3，b4，b5，b6点的坐标；利用六自由度平台的几何尺寸得出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直升机尾梁自动安装系统，其特征在于，包括：全向移动平台；升降平台，其设置在所述全向移动平台上；六自由度平台，其设置在所述升降平台上，所述六自由度平台上设置有用于固定尾梁的尾梁定位工装；视觉系统，其设置在所述尾梁上；控制系统，其与所述全向移动平台、升降平台和六自由度平台通信连接。2.如权利要求1所述的直升机尾梁自动安装系统，其特征在于，所述全向移动平台的底部设置有麦克纳姆轮。3.如权利要求1所述的直升机尾梁自动安装系统，其特征在于，所述升降平台的结构包括：升降底座，其正上方设置有升降上座；X型升降架，其设置在所述升降底座与升降上座之间；所述升降底座的一端设置有下固定轴，所述升降上座的一端设置有上固定轴，所述X型升降架的上端与所述上固定轴转动连接，所述X型升降架的下端与所述下固定轴转动连接；所述升降底座的内侧设置有下滑槽，所述升降上座的内侧设置有上滑槽，所述上滑槽内滑动设置有上滑轴，所述下滑槽内滑动设置有下滑轴，所述X型升降架的上端与所述上滑轴转动连接，所述X型升降架的下端与所述下滑轴转动连接；所述上滑轴和下滑轴分别对应连接有液压缸。4.如权利要求1所述的直升机尾梁自动安装系统，其特征在于，所述六自由度平台的结构包括：下座架，其固定设置在所述升降平台的上端平台上；上座架，其设置在所述下座架的上方；六个伸缩气缸，其缸体通过万向轴与所述下座架转动连接，所述伸缩气缸的活塞杆通过万向轴与所述上座架转动连接；所述伸缩气缸连接有电机驱动器；所述万向轴的结构包括：安装座，其设置在所述上座架和下座架上；连接轴，其与所述安装座转动连接；U型连接架，其与所述伸缩气缸的缸体或活塞杆相接，且所述U型连接架与所述连接轴转动连接。5.如权利要求1所述的直升机尾梁自动安装系统，其特征在于，所述尾梁定位工装的结构包括：前端板；后端板，其与所述前端板之间连接有连接板，所述前端板和后端板分别设置有与直升机尾梁外形相适配的半圆槽体。6.如权利要求1所述的直升机尾梁自动安装系统，其特征在于，所述视觉系统包括三组相机和三组激光测距仪。7.一种直升机尾梁自动安装方法，其基于权利要求1
‑
6任一项所述的直升机尾梁自动安装系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、人工遥控全向移动平台，将直升机尾梁自动安装系统移动到尾梁安装区域；步骤二、将视觉系统安装在尾梁上，将尾梁放置到尾梁定位工装上，在中机身上安装视觉标记块和十字激光发生器，十字激光发生器投影标线；步骤三、将直升机尾梁自动安装系统移动到中机身旁，并调整升降平台使尾梁高度与中机身高度接近对齐；通过在中机身上安装十字激光发生器，将激光标记在地上，手动遥控全向移动平台，让对接设备平台两侧边对齐两条垂直激光线，从而实现系统的粗定位，将尾梁与中机身初步对齐；步骤四、进行自动对接，视觉系统中的激光测距仪测量中机身安装端面的平面姿态，发送运动指令给六自由度平台，步步逼近最终对接位置；步骤五、在人工初调到尾梁距离中机身10cm后，通过视觉系统和六自由度平台，系统实现自动调整阶段；六自由度平台根据正反解运算自动对接实在视觉的引导下，由上位机控制六自由度平台运动进行自动对接；在对接前通过控制界面的手动微调窗口调整六自由度平台使得尾梁姿态达到自动对接的位置要求；步骤六、安装螺栓，通过拧紧枪拧紧螺栓，使尾梁固定在中机身上。8.如权利要求7所述的直升机尾梁自动安装方法，其特征在于，所述步骤五的具体流程包括：S51、锁定全向移动平台的底盘和升降平台；S52、建立六自由度平台坐标系与转换；S53、上位机界面启动控制六自由度平台自动对齐；S54、自动对齐软件以逐步逼近的形式，对齐法兰；S55、自动对齐后锁定六自由度平台。9...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟宪立，卓伟伟，简光建，蒋涛，董宝君，蒋世奇，杨宗谕，文洪磊，付贤兵，许林，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，
类型：发明
国别省市：