基于三维力传感器的飞机翼身对合干涉检测与位置修正

作     者：卓鑫 

作者单位：南昌航空大学 

学位级别：硕士

导师姓名：朱永国

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主      题：翼身对合 叉耳 干涉检测 位置修正 力传感器标定 干涉力反馈 

摘      要：在飞机大部件对接装配过程中,由于零件制造误差、安装定位误差、装配变形等多源误差的影响,零部件之间经常发生干涉现象。目前,主要利用基于三维点云数据的数字化预装配方法对飞机大部件进行虚拟装配,计算零部件在虚拟装配后的干涉分布情况;通过对零部件进行后续的装配干涉处理,进而解决实际装配中存在的干涉现象。然而,在现有的虚拟装配中并未考虑到实际零部件受到装配和受力变形的影响,实际零部件不能与数字化模型保持完全一致,导致虚拟装配干涉检测不准确,从而影响虚拟装配的真实性。因此,需要寻求一些高效率和高精度的方法应用于实际装配干涉检测领域。为解决实际翼身对合过程中存在的叉耳干涉问题,本文以单叉耳式飞机翼身对合为研究对象,提出了基于三维力传感器的飞机翼身合干涉检测与位置修正方法,本文主要研究内容如下:(1)结合叉耳装配工艺要求,提出了三维力传感器和激光跟踪仪辅助单叉耳式飞机翼身对合的方法,构建了飞机翼身对合干涉检测与位置修正系统,为验证本文所提方法奠定了坚实的实验平台基础。(2)提出了基于粒子群算法优化的多输出支持向量回归机解耦算法的三维力传感器静态标定方法。为提高平台中传感器的测量精度,构建了基于粒子群算法优化的多输出支持向量回归机模型,获得了电压与力之间的关系。实例结果表明传感器的I类误差和II类误差分别降低至0.099%、0.205%,该标定方法可以获得叉耳干涉后的精确受力信息,为后面的基于干涉力反馈的机翼位置动态修正打下良好的基础。(3)提出了基于干涉力反馈的机翼位置动态修正方法。构造了干涉力反馈模型,获得了干涉力反馈控制方法,解算出了机翼位置动态修正量。实例仿真结果表明该方法不仅能够保证机翼位置修正过程的柔顺性,又能够保证飞机翼身对合叉耳装配精度。(4)基于以上研究内容,研发了飞机翼身对合干涉检测与位置修正软件,利用该软件实现了翼身模拟件上叉耳干涉情况的实时监控和机翼位置的动态修正。通过实验结果对比分析,验证了所构模型、算法和方法的有效性。