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In-process adaptive milling for large-scale assembly interfaces of a vertical tail driven by real-time vibration data

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Chinese Journal of Aeronautics 2022年第5期35卷 441-454页

作者： Xiong ZHAO lianyu zheng Lu YU School of Mechanical Engineering and Automation Beihang UniversityBeijing 100191China C919 Division Shanghai Aircraft Manufacturing Co.LtdShanghai 201324China

Assembly interfaces,the joint surfaces between the vertical tail and rear fuselage of a large aircraft,are thin-wall *** machining quality are seriously restricted by the machining *** address this problem,an in-process adaptive milling method is proposed for the large-scale assembly interface driven by real-time machining vibration *** this context,the milling operation is first divided into several process steps,and the machining vibration data in each process step is separated into some data ***,based on the real-time machining vibration data in each data segment,a finite-element-unit-force approach and an optimized space–time domain method are adopted to estimate the time-varying in-operation frequency response functions of the assembly *** FRFs are in turn employed to calculate stability lobe ***,the three-dimensional stability lobe diagram considering material removal is acquired via interpolation of all stability lobe ***,to restrain milling chatter and resonance,the cutting parameters for next process step,e.g.,spindle speed and axial cutting depth,are optimized by genetic ***,the proposed method is validated by a milling test of the assembly interface on a vertical tail,and the experimental results demonstrate that the proposed method can improve the machining quality and efficiency of the assembly interface,i.e.,the surface roughness reduced from 3.2μm to 1.6μm and the machining efficiency improved by 33%.

关键词： Adaptive milling Assembly interfaces Data-driven Time-varying frequency response function Vertical tail

A smart assistance system for cable assembly by combining wearable augmented reality with portable visual inspection

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Virtual Reality & Intelligent Hardware 2020年第1期2卷 12-27页

作者： lianyu zheng Xinyu LIU Zewu AN Shufei LI Renjie ZHANG School of Mechanical Engineering and Automation Beihang UniversityBeijing 100191China

Background Assembly guided by paper documents is the most widespread type used in the process of aircraft cable *** process is very complicated and requires assembly workers with high-level *** technologies of wearable Augmented Reality(AR)and portable visual inspection can be exploited to improve the efficiency and the quality of cable *** In this study,we propose a smart assistance system for cable assembly that combines wearable AR with portable visual ***,a portable visual device based on binocular vision and deep learning is developed to realize fast detection and recognition of cable brackets that are installed on aircraft airframes.A Convolutional Neural Network(CNN)is then developed to read the texts on cables after images are acquired from the camera of the wearable AR *** authoring tool that was developed to create and manage the assembly process is proposed to realize visual guidance of the cable assembly process based on a wearable AR *** system is applied to cable assembly on an aircraft bulkhead *** The results show that this system can recognize the number,types,and locations of brackets,and can correctly read the text of aircraft *** authoring tool can assist users who lack professional programming experience in establishing a process plan,i.e.,assembly outline based on AR for cable *** The system can provide quick assembly guidance for aircraft cable with texts,images,and a 3 D *** is beneficial for reducing the dependency on paper documents,labor intensity,and the error rate.

关键词： Cable assembly Visual inspection Text reading Wearable AR Deep learning

面向飞机大部件调姿的PPPS机构球铰点中心位置闭环标定方法

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航空学报 2016年第10期37卷 3186-3196页

作者：雷沛郑联语北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100083

PPPS机构球铰点中心位置对飞机大部件调姿精度有重要影响,为了解决当前常用的球铰点中心位置获取方式在精度或效率上的不足,提出一种PPPS调姿机构球铰点中心位置的闭环标定方法。首先,分析了球铰点中心位置误差与运动学逆解时定位器位... 详细信息

PPPS机构球铰点中心位置对飞机大部件调姿精度有重要影响,为了解决当前常用的球铰点中心位置获取方式在精度或效率上的不足,提出一种PPPS调姿机构球铰点中心位置的闭环标定方法。首先,分析了球铰点中心位置误差与运动学逆解时定位器位移求解偏差的关系及大部件位姿变换参数对其的影响;然后,提出了基于关键特性结合奇异值分解几何意义的飞机大部件位姿参数快速求解方法,使位姿参数求解过程更加直观简捷,同时相较于常用的奇异值分解方法在精度上没有损失;利用一次调姿过程前后大部件位姿参数的变化和定位器的位移反馈,结合运动学逆解对球铰点中心的位置进行闭环标定,最后,以某型号飞机垂尾测试件为例验证了所提出方法的正确性和实用性。

关键词：大部件调姿 PPPS机构球铰点中心位置关键特性奇异值分解闭环标定

基于关键装配特性的大型零部件最佳装配位姿多目标优化算法

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航空学报 2012年第9期33卷 1726-1736页

作者：朱绪胜郑联语北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

为了控制装配过程中的关键装配特性,以大尺寸测量技术为辅助,实现大型零部件最优位姿装配,提出基于关键装配特性的大型零部件最佳装配位姿多目标优化算法。该方法将测量辅助装配(MAA)中的关键环节——最佳装配位姿拟合问题分为两步:第1... 详细信息

为了控制装配过程中的关键装配特性,以大尺寸测量技术为辅助,实现大型零部件最优位姿装配,提出基于关键装配特性的大型零部件最佳装配位姿多目标优化算法。该方法将测量辅助装配(MAA)中的关键环节——最佳装配位姿拟合问题分为两步:第1步利用基于奇异值分解的解析方法将测量坐标系与装配现场的全局坐标系进行精确的空间配准,减小了坐标系对齐的误差,并以参考点拟合的偏差为优化目标,求解移动装配体当前位姿;第2步根据装配关键特性相关公差的重要程度,计算装配综合精度要求,并以最小综合偏差为优化目标求解移动装配体间的最佳装配位姿。随后给出了上述两个步骤的粒子群优化算法模型,将每步的待求解位姿作为一个拥有3个旋转自由度与3个平移自由度的粒子进行求解。最后对卫星舱段位姿最优装配问题进行仿真计算,结果证明了该优化算法在控制各项关键特性、提高综合装配质量等方面的有效性。

关键词：关键特性大尺寸测量测量辅助装配位姿最优拟合粒子群算法

产品全生命周期的工艺质量模型与并行制造方法研究

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中国机械工程 2001年第5期12卷 535-539页

作者：郑联语汪叔淳北京航空航天大学

提出了现代质量观念下面向产品全生命周期的工艺质量的概念 ,建立了统一的工艺质量模型。该模型分为 5个层次 ,即整体工艺质量层、质量特性层、工艺质量要素层、工艺决策参数层和集成信息平台层 ,由 8个元组组成。在此基础上 ,探讨了基... 详细信息

提出了现代质量观念下面向产品全生命周期的工艺质量的概念 ,建立了统一的工艺质量模型。该模型分为 5个层次 ,即整体工艺质量层、质量特性层、工艺质量要素层、工艺决策参数层和集成信息平台层 ,由 8个元组组成。在此基础上 ,探讨了基于工艺质量模型的并行制造实施方法 ,包括鉴别质量特性、配置工艺质量要素、工艺质量要素自动“聚焦”与协同决策、工艺质量评价 ,以及工艺质量改进 5个步骤 ,有利于保证与改进产品全生命周期中的工艺质量和产品质量。

关键词：工艺质量并行制造生命周期工艺设计

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产品开发早期基于核心工艺框架的工艺设计

北京航空航天大学学报 2007年第2期33卷 197-200页

作者：魏丽郑联语北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100083

关于早期工艺设计理论方法的研究都是以特征信息为基础,不能利用早期阶段粗粒度、非完备的产品信息.为此,采用关键特性表示粗粒度、非完备的产品信息,提出基于核心工艺框架的工艺设计方法.核心工艺框架是对满足关键特性要求的工艺计划... 详细信息

关于早期工艺设计理论方法的研究都是以特征信息为基础,不能利用早期阶段粗粒度、非完备的产品信息.为此,采用关键特性表示粗粒度、非完备的产品信息,提出基于核心工艺框架的工艺设计方法.核心工艺框架是对满足关键特性要求的工艺计划的抽象,可表达产品族或零件族中各种变型的核心工艺内容,根据分支和存在规则快速配置工艺计划.基于核心工艺框架的工艺设计过程包括4个步骤:确定产品族/零件族,检索核心工艺框架,配置核心工艺和工艺路线设计,有效性规则、原理性规则和定制性规则确保工艺设计的准确性.最后通过有翼导弹的弹翼主梁的加工工艺验证了此方法的可行性.

关键词：关键特性核心工艺框架工艺计划描述语言规则工艺设计产品开发

面向管路组件装配的自动化可重构柔性工装系统

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计算机集成制造系统 2018年第11期24卷 2686-2700页

作者：樊伟郑联语王亚辉北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

为提高管路组件的装配质量和效率并降低对人工经验的依赖,设计并实现了一套面向管路组件装配的自动化可重构柔性工装系统。该工装系统主要由配置系统、控制系统和机械系统3个子系统组成。配置系统实现管路工装系统的快速配置,主要功能... 详细信息

为提高管路组件的装配质量和效率并降低对人工经验的依赖,设计并实现了一套面向管路组件装配的自动化可重构柔性工装系统。该工装系统主要由配置系统、控制系统和机械系统3个子系统组成。配置系统实现管路工装系统的快速配置,主要功能包括管路组件信息管理、工装配置参数计算、工装模型自动生成及工装配置信息输出;控制系统设计为一主多从的控制模式,可实现定位器定位以及空间布局和对管接头空间位姿调整的精确控制;机械系统主要由龙门型位移台和多个管接头定位器组成,实现定位器的可控操作以及管路装配。通过3个子系统协同配合实现了管路组件的自动化装配。通过实验和现场应用验证表明,该工装系统能够显著提高管路装配效率,降低管路制造成本,对保证管路最终产品质量具有重要作用。

关键词：管路工装系统装配可重构自动配置自动调姿

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基于工艺失效知识的工艺改进方法及实现

北京航空航天大学学报 2006年第5期32卷 585-589页

作者：魏丽郑联语刘日晖北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100083

工艺设计是一个不断改进与优化的过程,而反面工艺知识即工艺失效知识,对工艺改进与优化往往十分有效.提出了一种基于工艺失效知识的改进方法,包括8个步骤确定潜在失效模式,分析潜在失效原因,计算风险优先数N,提出改进措施,计算改进后的... 详细信息

工艺设计是一个不断改进与优化的过程,而反面工艺知识即工艺失效知识,对工艺改进与优化往往十分有效.提出了一种基于工艺失效知识的改进方法,包括8个步骤确定潜在失效模式,分析潜在失效原因,计算风险优先数N,提出改进措施,计算改进后的风险优先数N’,权衡改进措施,采纳改进措施和存储工艺改进数据.在基于Web的工艺失效知识库管理系统——工艺FMEA(FailureModeandEffectAnalysis)的基础上,通过建立工艺失效知识与产品和工艺信息的关联,实现工艺FMEA系统与CAPP(ComputerAidedProcessPlanning)系统的信息集成和过程集成,从而达到工艺改进的目的.给出某飞机结构件(主梁)利用工艺失效知识进行工艺改进的验证实例,为在工艺设计阶段主动预防地改进工艺方案提供了一种有效手段.

关键词：工艺设计工艺改进工艺失效知识工艺失效模式与影响分析

云架构下基于标准语义模型和复杂事件处理的制造车间数据采集与融合

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计算机集成制造系统 2019年第12期25卷 3103-3115页

作者：王亚辉郑联语樊伟北京航空航天大学机械工程及自动化学院

在智能制造背景下,制造车间向智能车间转型是未来发展的必然趋势,而目前制造车间数据大量增长产生了私有协议数据多、数据无法充分利用、数据无法跨系统跨企业共享的问题。为解决上述问题,设计并实现了一个云架构下基于标准语义模型和... 详细信息

在智能制造背景下,制造车间向智能车间转型是未来发展的必然趋势,而目前制造车间数据大量增长产生了私有协议数据多、数据无法充分利用、数据无法跨系统跨企业共享的问题。为解决上述问题,设计并实现了一个云架构下基于标准语义模型和复杂事件处理的制造车间数据采集和融合系统。该系统由设备端和云端两部分组成。设备端为分布式结构,解决了私有协议数据多的问题;其中数控机床和工业机器人采用基于OPC统一架构协议进行数据采集,测量设备及计量器具采用基于质量信息框架标准进行数据采集。云端用于统一采集每个设备端的数据,解决了数据无法充分利用和数据共享问题;利用复杂事件处理技术对采集到的数据进行融合处理,得到制造执行系统关心的工件加工状态,工件的生产准备等信息,同时系统也可以协助工人完成生产任务。通过原型系统验证,所设计系统可以有效地完成上述功能,并为上层制造执行系统及时提供可信的数据支持。

关键词：智能车间云架构标准语义模型复杂事件处理数据采集与融合