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舱段装配偏差分析与调控策略研究

舱段装配偏差分析与调控策略研究

作者：赵敏杰燕山大学

学位级别：硕士

对舱段装配偏差进行预测和调控,是提高舱段装配成功率,减小舱段装配阶差的重要途径。面向飞航装备高效率和高精度的生产要求,本文以提高舱段装配成功率和减小舱段装配阶差为目的,开展舱段装配偏差分析与调控策略研究。结合飞航装备实际... 详细信息

对舱段装配偏差进行预测和调控,是提高舱段装配成功率,减小舱段装配阶差的重要途径。面向飞航装备高效率和高精度的生产要求,本文以提高舱段装配成功率和减小舱段装配阶差为目的,开展舱段装配偏差分析与调控策略研究。结合飞航装备实际生产制造过程,对舱段实际装配过程进行全流程的分析,明确舱段装配过程中的关键环节和关键问题,通过分析舱段结构特点和制造难点,确定影响舱段装配成功率和舱段外形装配精度的关键装配特征,并对飞航装备生产现场的舱段装配阶差进行测量,得到并比较各级舱段装配阶差的分布区间和极值大小,分析影响舱段装配成功率和装配阶差的主要原因。基于小位移旋量方法对舱段关键特征误差进行表征,得到舱段几何误差旋量表达式以及旋量参数之间的约束关系,利用有限元分析方法实现舱段在装配载荷作用下的变形误差与几何误差的等效转换和同一数学语义上的表达,分析上述误差在舱段并联装配链和串联装配链中的累积过程,基于雅克比旋量理论对舱段装配偏差进行表征,得到基于改进的雅克比旋量舱段装配偏差传递模型。建立舱段装配成功率、装配阶差和舱段装配偏差之间的数学联系,基于误差在公差范围内呈正态分布的假设,利用蒙特卡洛方法对上述建立的舱段装配偏差传递模型进行数值模拟,得到现阶段舱段装配成功率和装配阶差合格率,采用3DCS的柔性装配偏差高级分析模块对同一舱段装配模型进行仿真分析,对比分析理论计算结果与仿真结果的一致性,验证前文理论分析的可靠性。为识别影响舱段装配偏差的误差源,基于舱段装配偏差传递模型,提出一种误差源贡献度的计算分析方法,量化各类误差对舱段装配偏差的贡献度大小,以加工总成本最小为优化目标,以各类误差的变化关系和装配阶差要求为约束条件,提出一种考虑误差贡献度的舱段公差优化分配策略,利用3DCS对比优化前后的舱段装配成功率和装配阶差合格率,验证优化分配策略的有效性。上述研究工作作为总装脉动生产线建设的技术铺垫,可有效提高舱段装配成功率,减小舱段装配阶差,并为工程人员进行主动公差设计提供理论依据和参考。

关键词：舱段装配装配偏差公差建模雅可比旋量公差优化

基于触摸屏与PLC的舱段装配测量平台控制系统设计

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工业仪表与自动化装置 2023年第6期 26-31,63页

作者：曹红星李梦仁毛旦平上海航天精密机械研究所上海201600

为了提高舱段装配与测量的自动化及数据可视化水平,该文提出一种基于触摸屏与PLC的舱段装配测量平台控制系统设计方法。首先讲述平台结构组成及舱段装配测量工艺流程,然后重点提出控制系统硬件选型、控制器软硬件组态,并采用博途TIA软... 详细信息

为了提高舱段装配与测量的自动化及数据可视化水平,该文提出一种基于触摸屏与PLC的舱段装配测量平台控制系统设计方法。首先讲述平台结构组成及舱段装配测量工艺流程,然后重点提出控制系统硬件选型、控制器软硬件组态,并采用博途TIA软件对西门子S7-1200系列PLC进行核心程序编程设计及结合TP1200触摸屏为人机界面进行多窗口画面组态的工程方法,最后通过一系列触摸屏工艺试验仿真工作,验证该设计可以实现舱段装配自动化与测量数据可视化需求,具有较高推广应用价值。

关键词：触摸屏 PLC 舱段装配测量

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舱段柔性装配平台控制系统设计

舱段柔性装配平台控制系统设计

作者：吴松鹤西安电子科技大学

学位级别：硕士

当前,随着我国的航空航天事业不断发展,各种型号舱段的装配工作与日俱增,导弹生产制造工业对舱段装配技术提出了更高的要求,如自动化、短周期、低成本以及柔性化的装配要求。本文分析了国内外舱段柔性装配技术的发展现状与发展趋势,对... 详细信息

当前,随着我国的航空航天事业不断发展,各种型号舱段的装配工作与日俱增,导弹生产制造工业对舱段装配技术提出了更高的要求,如自动化、短周期、低成本以及柔性化的装配要求。本文分析了国内外舱段柔性装配技术的发展现状与发展趋势,对适用于不同型号舱段的柔性装配平台控制系统进行了设计,以满足舱段装配的自动化、柔性化与可视化等需求。首先,针对舱段装配的特点,分析了舱段柔性装配平台的装配需求,并在此基础上介绍了该装置的机械结构与运动机理,并对装配过程进行了详细地论述。其次,介绍了运动控制网络的发展现状,确定了基于SynqNet高性能的运动控制网络,选取了“工控机+运动控制器”的控制架构,针对不同机构论述了半闭环控制方式与闭环控制方式,且从控制系统的硬件选型方面选择了XMP-SynqNet-PCI运动控制卡、AKD伺服驱动器以及EB系列伺服电机,细化了该装置的控制方案,为后续的软件开发搭建好良好的硬件环境。控制软件作为运动控制过程的灵魂,要保证装配平台的控制系统能正常运转,控制软件的开发将从以下两个方面来展开。一是基于MPI运动函数库的底层驱动调用开发,包括工业计算机与运动控制器之间的实时通讯;二是基于工控机的管理应用程序,使用MFC架构程序进行编程,实现的人机交互软件主要由任务查询、装配生产和设备监控等三部分组成。最后,对运架台伺服系统建立了受力微分方程的模型,从控制原理的角度出发推出了稳态误差等公式,并使用MATLAB的仿真模块进行仿真求解,得出了能有效提高伺服系统定位精度的措施。

关键词：舱段装配控制系统管理软件定位精度

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复合材料舱段装配工艺的人因工程学研究

复合材料舱段装配工艺的人因工程学研究

作者：张爱华东北大学

学位级别：硕士

复合材料舱段装配一直以手工装配为主,装配周期长,装配精度难以保证。舱段多是回转体薄壁结构,壁薄,刚性差,而且由于碳纤维复合材料的特殊性,在装配过程中容易出现分层、撕裂、构件容易出现变形等质量问题,因此导致舱段装配已成为火箭... 详细信息

复合材料舱段装配一直以手工装配为主,装配周期长,装配精度难以保证。舱段多是回转体薄壁结构,壁薄,刚性差,而且由于碳纤维复合材料的特殊性,在装配过程中容易出现分层、撕裂、构件容易出现变形等质量问题,因此导致舱段装配已成为火箭装配的瓶颈,直接影响到整个火箭的正常交付。本论文主要从人因工程学的角度,对XX仪器舱的装配过程进行详细分析,研究装配工人操作,减少装配变形,保证装配质量,同时提高作业效率,减少工人作业疲劳,保证工人以舒适性,高效性,安全性的操作完成作业。论文详细分析碳纤维复合材料装配的工艺特点,总结出碳纤维复合材料舱段装配过程中存在的问题,并结合人因工程学的相关的研究方法及研究内容提出切实可行的解决方案。以复合材料舱段装配加工工艺中的最重要的工序——舱段钻削工序作为研究对象,分析钻削作业过程中的舱段变形问题,从钻削力的控制、钻削工具的正常使用、钻削速度的控制、辅助支撑的添加、钻削加工顺序等方面提出相应的改善方案,使钻削工序的变形量达到最小,进而保证舱段装配质量。论文从最基本的动作单元动素出发,对舱段装配工人的动作进行分析,依据动作优化原则对装配过程中不规范动作、无效动作进行改善,简化和改进了装配操作方法,进而制定出合理的操作规范。同时研究了装配作业过程中工人的舒适性问题,提出了模糊综合评价法,建立舱段装配作业舒适性的评价指标体系,确定作业舒适性模糊综合评价的评判因素集,建立舒适性隶属度函数模型,运用层次分析法确定上肢各关节的权重比例,建立舱段装配人员作业舒适性多级模糊综合评估模型,最后论文基于DELMIA虚拟仿真平台,构建与真实环境相似的虚拟装配环境,对装配过程进行装配仿真,实时地输出不同时刻的关节的角度和关节力矩,完成对上肢整体舒适度模糊综合评价,同时对22道作业工序进行作业仿真,并将装配仿真动画上传到工厂的多媒体管理信息系统,直观的指导现场工人的装配,结果在实际中应用取得了满意的效果。

关键词：人因工程碳纤维复合材料舱段装配作业研究作业舒适性

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舱段自动装配位姿求解方法研究

中国机械工程 2017年第1期28卷 88-92页

作者：金贺荣刘达于斌范秀斌燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室秦皇岛066004 燕山大学先进锻压成型技术与科学教育部重点实验室秦皇岛066004 北京星航机电装备有限公司北京100074

在航天器自动化总装过程中需首先确定航天器舱段在装配空间内的准确位姿,为实现舱段位姿的快速精准求解,以圆柱体类航天器舱段结构为例,提出了一种矢量位姿求解法。通过在舱段的圆柱面上合理布设特征点,利用阻尼最小二乘法求解舱段连体... 详细信息

在航天器自动化总装过程中需首先确定航天器舱段在装配空间内的准确位姿,为实现舱段位姿的快速精准求解,以圆柱体类航天器舱段结构为例,提出了一种矢量位姿求解法。通过在舱段的圆柱面上合理布设特征点,利用阻尼最小二乘法求解舱段连体坐标系原点在装配空间内的位置矢量,并结合空间圆柱面方程求解舱段连体坐标系的旋转矩阵,进而求得舱段的6个位姿参数。对矢量位姿求解法进行数值仿真,仿真结果验证了该方法的有效性和准确性。

关键词：舱段装配矢量位姿阻尼最小二乘法圆柱体

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舱段产品高精度装配工艺研究

航天制造技术 2011年第3期 66-67页

作者：田立新施伟斌高培涛何迎春首都航天机械公司北京100076

针对多个舱段装配需保证最上和最下舱段高精度相对扭角的技术要求,对产品装配工艺过程的精度进行了分析,设计利用舱段壳体端面工艺孔定位来传递产品两个非接触面相对位置的工艺方法,保证了产品的装配精度。

关键词：舱段装配扭角精度工艺方法

基于激光测距的舱段法兰相对位姿检测方法研究

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基于激光测距的舱段法兰相对位姿检测方法研究

作者：郝宇宙哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

在中小型圆筒状舱段数字化装配系统中,舱段位姿检测系统是其核心组成部分,是其数字化、自动化基础。本文针对中小型圆筒状舱段的位姿检测方法进行研究,主要内容如下:论文提出了一种基于激光测距的舱段法兰相对位姿检测方法,该方法利用... 详细信息

在中小型圆筒状舱段数字化装配系统中,舱段位姿检测系统是其核心组成部分,是其数字化、自动化基础。本文针对中小型圆筒状舱段的位姿检测方法进行研究,主要内容如下:论文提出了一种基于激光测距的舱段法兰相对位姿检测方法,该方法利用两个相背同轴安装的激光测距传感器扫描两舱段法兰面距离一圈,对距离数据处理后得到两舱段法兰位姿;推导了该位姿检测方法的数据处理算法;基于ADAMS软件建立了舱段法兰位姿检测仿真模型,仿真了位姿检测方法的位姿检测过程,利用位姿检测算法求解法兰位姿,验证了法兰位姿检测方法正确性。论文设计了基于激光测距的法兰相对位姿检测方法实验平台,该实验平台不仅能完成位姿检测方法的位姿检测精度实验,且能研究应用该位姿检测方法后两舱段法兰的位姿对正精度;根据以上要求,实验平台包括位姿检测系统和位姿调节平台两部分,论文设计了位姿检测系统的电气结构和机械结构,选取了高精度测量和驱动元件,选取了高精度的装配舱段法兰六自由度位姿调节平台;根据舱段法兰对接精度,确定了实验平台位姿对正精度,结合位姿调节平台精度,定义了位姿检测系统的实验检测精度指标;基于D-H坐标法,建立了装配舱段法兰位姿调节平台的运动学模型,求解出其运动学逆解;完成了两舱段法兰位姿对正过程的仿真分析,分析了在忽略实验平台的加工安装误差情况下,应用基于激光测距的位姿检测方法后两舱段的位姿对正过程,验证了该实验平台的位姿检测和位姿对正原理。论文完成了该位姿检测方法的位姿检测精度验证实验,得到其实验位姿检测精度可以满足其检测精度指标;完成了两舱段法兰位姿对正过程的实验,分析了在实验条件下,应用该检测系统后两舱段的位姿对正精度,验证了在实验条件下该位姿检测方法的应用可行性;论文分析了位姿检测系统和位姿调节平台的几何误差变量,定义了两平台几何精度的待解量,建立了误差模型,利用蒙特卡洛法引入随机误差,证明了两个平台在设计精度下各几何精度待解量有很高的精度,通过显著性分析,得到了对两个系统精度影响大的几何误差变量,提出了提高系统精度的方法。

关键词：舱段装配激光测距位姿检测误差分析

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移动式中心洞库技术研究

中国新技术新产品 2021年第21期 27-29页

作者：张恩涛田硕王涛邹昊峰李悦天津哈工领盛机器人有限公司天津300308

当代战争是具有高消耗、高投入以及高科技等特点的战争。大国导弹部队都具有射程远、打击范围广以及精度高等特点,如何在消灭敌人有生力量的同时保护好自己成为相关研究的重点。目前,绝大部分导弹均为整弹运输、贮藏,调配成本巨大,机动... 详细信息

当代战争是具有高消耗、高投入以及高科技等特点的战争。大国导弹部队都具有射程远、打击范围广以及精度高等特点,如何在消灭敌人有生力量的同时保护好自己成为相关研究的重点。目前,绝大部分导弹均为整弹运输、贮藏,调配成本巨大,机动性和隐蔽性较差,应对突发局面的适应能力较弱,无法根据作战环境及时进行调整,只能通过后方进行补充。针对该情况,该文提出移动式中心洞库的设计方案,整个方案由洞库导弹舱段补给系统、导弹自动拆装检测一体化系统以及整弹自动转载装填系统组成。涉及的技术包括可扩展式箱体技术、数字化舱段立库技术以及智能拆装检测一体化平台等技术。

关键词：导弹舱段装配自动对接平台导弹后勤

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航天器大型舱段柔性对接技术研究

航天器环境工程 2014年第6期31卷 584-588页

作者：代卫兵胡瑞钦易旺民北京卫星环境工程研究所北京100094

针对航天器大型舱段的自动柔性对接需求,基于并联调姿平台(6SPS)的舱段柔性对接技术开展研究。采用6SPS作为舱段位姿调整装置,在其6个支链上设置力传感器,测量每个支链所受的轴向力。在柔性对接控制中,根据负载质量特性及调姿平台姿态... 详细信息

针对航天器大型舱段的自动柔性对接需求,基于并联调姿平台(6SPS)的舱段柔性对接技术开展研究。采用6SPS作为舱段位姿调整装置,在其6个支链上设置力传感器,测量每个支链所受的轴向力。在柔性对接控制中,根据负载质量特性及调姿平台姿态实时解算每个支链上由负载重力引起的轴向力,作为理论力;将实际测得的支链力与该理论力比较,进行力随动控制并调整支链长度,实现力反馈下的柔性对接控制。试验证明了力随动控制能实现根据支链力变化实时调整调姿平台位姿,满足舱段柔性对接的需求。

关键词：航天器舱段装配柔性对接并联调姿平台力随动控制