工装夹持优化.

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数控铣床工装夹具设计与改进建议

数控铣床工装夹具设计与改进建议

数控铣床工装夹具设计与改进建议数控铣床工装夹具设计是数控铣床加工中非常重要和常见的一环,工装夹具的设计质量直接影响到产品的加工效率和加工质量。

下面给出一些数控铣床工装夹具设计与改进建议。

设计时要考虑工装夹具的稳定性。

工装夹具在加工过程中必须能够保持工件的稳定,防止工件在加工过程中发生位移或者变形,这样才能保证加工出来的零件尺寸精度和形状精度。

在设计工装夹具时,要充分考虑工件的结构特点和加工工艺要求,采用合适的夹持方式和夹持点,确保工件在加工时不会发生移动或者变形。

设计时要考虑工装夹具的刚度和精度。

工装夹具在加工过程中要能够承受加工力和切削力的作用,同时要保持足够的刚度,以确保加工出来的零件尺寸精度。

工装夹具的精度也非常重要,要保证工装夹具自身的精度,减小因工装夹具造成的误差。

设计时要简化工装夹具的结构。

简化工装夹具的结构可以降低制造成本,提高生产效率。

要充分考虑工装夹具的功能,避免设计过于复杂的结构,同时要考虑工装夹具的可重复性和可调节性,以方便在加工过程中进行工装夹具的调整和更换。

要合理选择材料和加工工艺。

工装夹具要选择合适的材料,确保工装夹具具有足够的强度和刚度。

要合理选择加工工艺,保证加工出来的工装夹具尺寸精度和表面质量,减少加工过程中的变形和误差。

要加强对数控铣床工装夹具设计的技术研究和关注。

数控技术发展迅速,工装夹具设计也在不断提升和改进。

要善于学习和借鉴国内外的先进经验和技术,不断改进和创新工装夹具的设计,提高生产效率和产品质量。

数控铣床工装夹具设计与改进建议主要包括考虑工装夹具的稳定性、刚度和精度,简化工装夹具的结构,合理选择材料和加工工艺,加强技术研究和关注。

通过这些改进和优化,可以提高数控铣床工装夹具的设计质量和性能,提高加工效率和产品质量。

数控铣床工装夹具设计与改进建议

数控铣床工装夹具设计与改进建议

数控铣床工装夹具设计与改进建议一、背景介绍数控铣床工装夹具是数控铣床加工过程中不可或缺的一部分,它的设计质量直接关系到产品加工的精度和效率。

随着数控技术的不断发展,工装夹具设计也在不断改进和完善。

本文将围绕数控铣床工装夹具的设计与改进建议展开讨论。

二、工装夹具设计要点1.稳固性稳固性是工装夹具设计的首要考虑因素,只有确保工件在加工过程中保持稳定性,才能保证加工精度。

在设计工装夹具时,必须考虑如何使工件牢固地固定在夹具上,并确保夹具本身在加工中不会出现松动或变形。

2.可靠性工装夹具必须具有良好的可靠性,能够在长时间加工过程中保持稳定性,不会出现故障或损坏。

在材料选择和加工工艺上,应尽量确保工装夹具的耐磨性和耐腐蚀性。

3.易操作性工装夹具的设计还应考虑操作人员的使用便利性,夹具应能够快速、简便地进行装夹和调整,提高工作效率。

4.适用性不同的加工工件需要不同的工装夹具,因此在设计工装夹具时,需要考虑其适用范围,设计出通用性较强的夹具,以适应不同类型工件的加工需求。

5.成本效益在工装夹具设计中,成本效益是一个重要考虑因素。

设计应尽量减少材料消耗和加工成本,降低生产成本的同时确保工装夹具的质量和性能。

三、工装夹具设计的改进建议1.采用高强度材料为了提高工装夹具的稳固性和可靠性,建议在材料选择上采用高强度、耐磨、耐腐蚀的材料,如合金钢、不锈钢等,以确保夹具在长时间加工中不会出现松动、变形或损坏的情况。

2.模块化设计采用模块化设计的工装夹具具有更好的适用性,可以根据不同工件的加工需求进行组合和调整,提高了工装夹具的通用性和灵活性,减少了成本。

3.优化结构工装夹具的结构设计应该简单而合理,减少不必要的零部件,提高夹具的稳定性和使用寿命。

同时在关键部位采用加强结构,提高了夹具的承载能力。

4.引入自动化元素随着自动化技术的发展,可以考虑在工装夹具设计中引入一些自动化元素,如传感器、执行机构等,实现夹具的自动调整和监测,提高工作效率和加工精度。

数控铣床工装夹具设计与改进建议

数控铣床工装夹具设计与改进建议

数控铣床工装夹具设计与改进建议随着制造业的发展,数控加工已经成为了一种不可或缺的工艺。

而数控铣床工艺作为数控加工的一种重要方式,其工装夹具的设计与改进也显得尤为重要。

本篇文章将从以下五个方面来讨论数控铣床工装夹具的设计与改进:工装夹具的种类、夹具的选材、夹具的抓紧方式、夹具的定向方式、夹具的变位方式。

一、工装夹具的种类数控铣床工装夹具的种类较多,根据其外形和功能可以分为卡盘、螺旋棒夹头、直爪夹头、插板式夹头、气动夹头等等。

应根据被加工件的特点来选择最有利于加工的工装夹具。

例如,对于形状复杂的零件,应采用插板式夹具,使其在夹紧后不失去位置和形态;对于零件比较中空和薄的,可以采用气动夹头那,使其刚性夹紧。

二、夹具的选材工装夹具通常由一些基本部件组成,如夹紧片、夹钳体、承重块等。

这些部件要具备一定的强度、硬度、耐磨性、精度、可靠性等性质。

因此在选材上也是需要注意一些原则的:1. 材料必须具有良好的稳定性、耐磨性和硬度,在长时间使用时其形状不能变形。

2. 优先选择易加工的材料,以提高生产效率。

3. 尽量选用抗腐蚀性强、耐高温材料,提高使用寿命。

三、夹具的抓紧方式数控铣床工装夹具的抓紧方式可以分为力锁式和变形锁式两种。

绝大多数工装夹具是采用力锁式的抓紧方式,即以强制施加机械力来实现夹紧,如螺旋棒夹头、直爪夹头、气动夹头等。

然而,变形锁紧也有时被用于需要更高精度的夹紧而不能受到力锁式变形的夹头中,如泰国军刀法缀模具的夹紧就采用了变形锁紧的方法。

四、夹具的定向方式一些加工特别精密的零件,在加工过程中,存在定向要求,即要求其在极细微的变化范围内,始终保持精确位置。

为此设计师需要采用合适的夹具定向方式,保证加工过程中零件位置的精确控制。

夹具定向方式一般包括板类定位、销子定位和专用夹具等。

五、夹具的变位方式在加工时,为了达到不同加工要求,需要进行夹具工作位置的更改。

根据夹具的变位方向,可以将夹具的变位方式分为三类,分别为平动、旋转、旋转与平动相结合的夹具变位方式。

UG编程中的工装夹具设计与优化

UG编程中的工装夹具设计与优化

UG编程中的工装夹具设计与优化在工业生产过程中,工装夹具的设计与优化扮演着重要的角色。

它们可以提高生产效率、保证产品质量,并且在UG编程中发挥着重要的作用。

本文将探讨UG编程中工装夹具设计与优化的相关知识,帮助读者更好地理解与应用。

一、工装夹具在UG编程中的作用工装夹具是指在生产过程中用于固定、定位或加工零部件的装置。

在UG编程中,工装夹具扮演着重要的角色。

它们的设计和优化直接影响着生产效率和产品质量。

1. 提高生产效率工装夹具的设计与优化可以提高生产效率。

它们可以帮助操作员快速、准确地进行加工操作,并且降低生产中的人力成本。

通过合理设计夹具,可以实现自动化加工,提高生产效率。

2. 保证产品质量工装夹具的设计与优化对产品质量有着重要的影响。

合适的夹具可以确保零部件的精确定位和稳定固定,从而保证产品在加工过程中的精度和质量。

通过优化夹具的设计,可以减少加工误差,提高产品的一致性。

3. 提升操作安全性工装夹具的设计与优化还可以提升操作的安全性。

合理设计夹具可以减少人为因素对生产过程的干扰,避免因操作不当而导致的安全事故。

二、UG编程中工装夹具设计的要点在UG编程中,工装夹具的设计需要考虑多个要点。

以下是一些设计的要点和注意事项:1. 零件的定位与固定夹具的设计首先需要考虑零件的定位与固定。

夹具应该能够确保零件在加工过程中的准确定位,并且能够稳定固定,避免在加工过程中的移动或者松动。

2. 加工工艺的考虑夹具的设计还需要考虑加工工艺。

夹具设计师需要了解加工工艺的要求,并根据实际情况进行合理的设计。

例如,在钻孔过程中,夹具需要提供相应的定位孔和夹紧装置。

3. 材料的选择与加工夹具的材料选择和加工也是设计的重要要点。

夹具需要具备足够的刚度和耐用性,并且要能够承受加工过程中的力和振动。

根据具体需求选择合适的材料,并进行相应的加工。

4. 人机工程学考虑夹具的设计还需要考虑人机工程学的因素。

夹具应该符合人体工程学原理,使得操作员在使用过程中感到舒适,并减少因使用夹具而造成的疲劳和不便。

数控铣床工装夹具设计与改进建议

数控铣床工装夹具设计与改进建议

数控铣床工装夹具设计与改进建议数控铣床工装夹具是用于夹持工件的装置,用于固定工件以保证加工的精度和稳定性。

在数控铣床加工中,夹具的设计与改进对于提高生产效率和产品质量非常重要。

本文对于数控铣床工装夹具的设计与改进进行了探讨,并提出了一些建议。

一、工装夹具设计原则1.满足工件的加工要求:工装夹具应根据工件的形状、尺寸和加工要求进行设计,确保工件在加工过程中的稳定性和精度。

2.简单易用:工装夹具设计应尽量简单,易于操作和调整,减少操作人员的工作负担。

3.安全可靠:工装夹具应具备良好的刚度和稳定性,确保在加工过程中不会发生失位和松动,造成安全事故。

4.易于自动化:工装夹具设计应考虑到自动化生产的需求,方便与数控铣床进行配合使用。

1.采用模块化设计:工装夹具的设计应采用模块化结构,方便进行组合和拆卸。

模块化设计可以提高工装夹具的灵活性和适应性,减少设计与制造的时间。

2.选用优质材料:工装夹具的材料应选用高强度、刚性好、耐磨性强的材料,以保证工装夹具的使用寿命。

3.增加可调式结构:在工装夹具的设计中,应增加可调式结构,方便夹紧不同尺寸和形状的工件。

可调式结构可以提高工装夹具的适用性和灵活性,减少工装夹具的数量和成本。

4.考虑安全防护措施:工装夹具的设计应考虑到操作人员的安全,增加安全防护措施,如防护罩、安全开关等,以防止操作人员误操作或发生意外事故。

5.减少夹持力对工件的影响:工装夹具设计时应尽量减少夹持力对工件的影响,避免夹持力过大导致工件变形或加工误差。

7.优化夹具结构:通过对夹具的结构进行优化设计,减少夹具的重量和体积,提高夹具的刚性和稳定性。

8.使用快速换刀系统:采用快速换刀系统可以加快装夹和换刀的速度,提高生产效率。

9.加强对工装夹具的维护和保养:工装夹具应定期进行维护和保养,及时更换损坏的零部件,确保夹具的正常运行。

10.与使用者深入沟通:设计人员应与实际使用工装夹具的操作人员进行深入沟通,了解使用过程中的问题和需求,根据实际情况进行改进设计。

数控铣床工装夹具设计与改进建议

数控铣床工装夹具设计与改进建议

数控铣床工装夹具设计与改进建议
数控铣床工装夹具设计是一项关键的工作,它直接影响到加工精度和效率。

为了提高工装夹具的设计质量,以下是一些建议和改进建议:
一、选材方面的建议:
1. 选择高强度、耐磨损的材料,以提高工装夹具的使用寿命。

2. 考虑工装夹具的重量,选择适当的材料,以便操作时不会过重或过轻。

二、结构设计方面的建议:
1. 考虑到加工工艺和加工精度要求,合理设计夹具结构,以确保加工的稳定性和精度。

2. 为了提高夹具的适用性,可以考虑设计可调节、可拆卸的模块化结构,以适应不同的加工需求。

3. 注意工装夹具的刚度,以减小加工过程中的变形,确保加工的精度。

三、紧固方式方面的建议:
1. 设计合理的夹紧方式,以确保工件在加工过程中的稳定性。

2. 考虑到加工的工艺要求和夹紧力的大小,选择适当的紧固方式,如螺母、弹簧夹等。

四、工装夹具的保养和维修方面的建议:
1. 定期清洁工装夹具,避免灰尘和污垢对工装夹具造成损害。

2. 对于易损部件,要及时更换,以确保夹具的使用寿命和加工精度。

3. 做好夹具的保养工作,及时润滑、调整,以确保夹具的正常运行。

五、加工过程中的改进建议:
1. 针对加工过程中存在的问题,及时对夹具进行改进,提高加工的效率和精度。

2. 加强与加工人员的沟通,了解加工需求和问题,根据实际情况对工装夹具进行改进和优化。

要提高数控铣床工装夹具的设计质量,需要考虑材料选择、结构设计、紧固方式、维护保养和加工过程中的改进等方面。

只有不断改进和优化,才能设计出更加适用和高效的工装夹具,进而提高加工效率和质量。

数控铣床工装夹具设计与改进建议

数控铣床工装夹具设计与改进建议

数控铣床工装夹具设计与改进建议
数控铣床是现代制造业中非常重要的加工设备,其工装夹具设计的好坏直接影响加工质量和效率。

本文将针对数控铣床工装夹具的设计与改进建议进行探讨,并提出一些具体的建议。

一、工装夹具设计原则
1. 稳固性:工装夹具应该能够牢固地夹持工件,确保加工过程中工件不会发生移位或者晃动。

2. 精度:工装夹具的设计应考虑工件的加工精度要求,确保夹具的精度能够满足加工要求。

3. 高效性:工装夹具应尽可能地减少安装和调整时间,提高加工效率。

4. 多功能性:工装夹具设计应该考虑多样化的加工需求,确保一套夹具能够适用于多种工件的加工。

二、现有工装夹具存在的问题
1. 精度不足:部分工装夹具的精度无法满足高精度加工要求,导致加工出现偏差。

2. 调整繁琐:部分工装夹具的调整过程繁琐,需要耗费大量时间。

3. 单一性:部分工装夹具只能适用于特定类型的工件加工,多种工件需要不同的夹具,无法通用。

三、改进建议
1. 提高夹具精度:可以采用高精度的夹具材料,并在夹具的制造加工过程中采用精密的加工工艺,以提高夹具的精度。

2. 简化调整程序:可以设计一种可调节的夹具结构,使用螺旋或者快速夹紧机构,简化夹具的调整过程。

3. 多功能性设计:可以设计一种模块化的夹具结构,使其能够适用于不同类型的工件加工,降低夹具的成本,提高其适用范围。

五、结语
数控铣床的工装夹具设计对加工质量和效率有着重要的影响,因此需要不断改进建议来提高夹具的稳固性、精度、高效性和多功能性。

希望本文的建议对数控铣床工装夹具的设计与改进建议有所帮助。

数控铣床工装夹具设计与优化

数控铣床工装夹具设计与优化

1数控铣床工装夹具设计的要点在实际生产加工过程中,数控铣床工装夹具主要发挥定位和夹紧的作用。

工装夹具的设计需要遵循数控铣削工工艺的相关要求。

因此,在数控铣床工装夹具的设计过程中需要满足以下几个要点。

第一个,注意夹具开敞程度。

这主要是为了避免铣床主轴套筒、刀具以及夹具之间互相干扰现象的出现。

在进行实际生产加工时,需要最大程度地增加夹具的开敞程度,以保证工件的待加工面可以完全暴露,从而使工件的加工面和加紧机构的元件之间的距离足够安全,并且使加紧元件处在较低的位置,保证铣床主轴、刀具、夹具之间不会互相干扰。

第二,要保证机床零件安装方位和数控机床编程坐标系坐标的一致性。

这就要求工装夹具需要具有不定项安装的设计,从而使数控机床和零件定位面能够互相转换。

第三,进行铣床工装夹具设计时,需要注意夹具的刚性和稳定性,必须保证夹具的这两项性质能够满足数控铣床实际加工的要求。

与此相关的是,需要注意夹紧点是否能够进行更换以及如何进行更换,以避免在实际生产过程中夹紧点及更换方式对工件精确度的影响,进而保证加工工件的精度。

除以上三点之外,对数控铣床工装夹具设计的要点还包括工装夹具设计要使加工过程简单、实用,操作过程灵活便捷,从而保证数控铣床的加工效率,降低工人的劳动强度。

2数控铣床工装夹具设计应注意的问题2.1需要原始工艺文件的支持工艺坐标图和修正过的工艺坐标图等,对工装夹具的设计具有重要作用。

根据工艺坐标图中工件结构形状、具体加工部位等因素,可以合理选择程序的原点、起刀点以及走刀路线,并在该图中标注了加工部位、起刀点和走刀路线和远点相对应的坐标。

工艺坐标修正图的作用则使机床坐标系统和工件坐标系统之间产生相应联系。

根据这两个图所给出的相关内容能够更好地确定机床上夹具以及夹具上工件的安装位置,同时可以为准确标注程序原点及相对定位基准的位置尺寸提供依据,以避免各加工面位置和机械原点重合现象的出现。

2.2保证工件加工的精度在进行数控铣床工装夹具设计时,需要保证工件定位的精度及加工过程的稳定性,从而保证工件加工的精度。

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一.柔性装配过程动态调姿理论1. 飞机大部件数字化调姿、定位系统简介飞机、船舶、火箭、化工罐体等大型部件的制造均采用模块化分段进行, 即采用“部装-总装”的生产模式。

在部装时完成零件、组件的组装生产,形成部件;然后在总装时实现各部件之间的对合装配。

在总装的对合装配过程中, 要求各个对合部件具有正确的位置和姿态, 这就需要对各部件的位置和姿态进行调整和测量。

位姿调整的精度和稳定性直接影响对合后大型部件的外形精度和工作性能。

数字化柔性装配系统要求对各大部件能够自动化调整姿态并对姿态进行实时测量。

飞机大部件数字化调姿、定位系统决定了飞机定位精度,从而决定了飞机装配的整体质量。

传统刚性定位系统是将飞机部件定位在固定型架上,采用孔系定位基准、外形定位基准等刚性工艺装备,这样在刚性定位基准下,部件被定位后不能自由移动,即使定位有误差也不能进行分配、调整;有时候为了保证定位装置与飞机结构的连接,经常造成部件的过载,造成飞机部件结构变形;同时定位、装配依赖于多个操作人员、刚性装置,不能形成有效的集成系统。

现阶段飞机产品设计采用全数字化定义,且大部分产品数据、零件制造都依赖数字化软件及设备。

在现代飞机大尺寸、高精度情况下,飞机部件的定位精度决定了飞机外形、整体气动性,这些都要求装配过程中需要采用新的工艺方法和技术来协调数字化制造的要求。

飞机部件数字化调姿、定位系统就是为了应对上述情况,通过数字量来实现制造、装配过程中的数据传递,满足数字化设计、制造一体化需求,不仅减少工装数量,降低研制成本,减少占地面积,缩短生产准备周期,减少外部工装与产品结构的接触,进一步保证装配质量。

2. 大部件对接飞机数字化装配系统及其特点借鉴国外飞机自动化装配经验,在数字化测量系统技术、完整的数字化定义、数字化协调技术、基于并联机构的自动化控制和机械随动定位以及CAPE信息支撑平台等集成技术支撑下,可以构建基于激光跟踪的飞机数字化装配系统。

可以大致分为部件数字化装配系统和部件数字化对接总装系统。

系统主要由随动定位装置、控制系统、测量系统和计算机软件等组成。

是集成了数字化定义技术、实时仿真技术、现代控制技术及机器人技术,并在数字化协调体系支持下的大型自动化系统。

其随动定位装置部分主要分为驱动机构和执行机构,驱动机构是电机伺服驱动或液压驱动来实现执行机构的调整与定位,执行机构由机械随动定位器构成,根据控制系统控制驱动机构来运动,可以完成定位、位置调整、固定、夹紧等活动。

其主要由定位器构成。

定位器主要起支撑和定位飞机构件作用,可以沿三个自由度方向运动。

定位器具有较好的柔性调姿能力。

测量系统采用激光跟踪测量系统实现装配过程中数据采集与位置监测,并将测得的结果反馈给控制系统。

计算机软件将测量数据进行汇总、整理、分析、处理、传递和发送可控制指令等功能,作为测量系统和控制系统的桥梁与平台。

控制系统主要是实现接收软件发出的控制指令,带动相应的驱动机构进行工作,并采用交互界面的方式实现对位置测量、目标移动的控制。

控制软件主要是装配工作站控制软件和测量分析软件。

整个系统可提供给一个方便的交互界面,使操作者能够方便和直观地观察飞机部件的运动和支撑定位件的运动,在交互界面上操作者能够根据自己的判断操作飞机构件的空间位姿。

产品数字化设计给出的产品数字化定义中,包括和装配相关的信息,这些信息需要传输到制造场地的数字化装配测量分析系统上去,再通过自动控制设备,根据基于数字标工的装配协调方法及其装配工艺去控制实际的部件装配过程。

在这装配过程中需要进行实时测量、过程控制以及测量数据与设计数据的实时比较、校验,直到零件到达公差范围内的准确位置上。

3. 飞机大部件数字化调姿、定位系统原理飞机部件数字化调姿、定位系统采用的是测量辅助装配法(Measuring Aided Assembly,MAA),其原理是依靠测量系统来辅助部件定位,测量系统基于飞机结构对象,同时在定位整个过程中对飞机结构对象进行实时测量,由获得的数字量坐标信息来指导控制系统完成部件的调姿和定位,保证部件定位精度。

测量辅助装配工艺与刚性定位工装基准体系完全不同,刚性定位工艺方法下,飞机部件置于专用托架中,托架上有定位器、固定夹具等,通过手摇曲臂等方式来实现部件及工装的连续驱动,以实现部件定位;而测量辅助装配工艺方法下,柔性工装及测量设备之间以数字量传递、协调,飞机部件的定位、移动都是依赖外部控制系统,在调姿、定位、移动过程中,飞机部件不会受到外力压迫,并能得到更好的稳定性及定位精度。

测量辅助装配工艺的具体原理为:通过先进的坐标测量设备构建虚拟的基准虚拟坐标体系,该坐标系可以与飞机理论坐标系相互转换;部件调姿、定位过程中,测量设备实时测量飞机结构上的坐标点,得出其位置信息;利用点匹配算法使目标点的测量坐标与理论坐标进行比对,然后计算各个柔性定位器调整的参考值,最后发送指令给柔性定位器进行姿态调整。

4. 基于激光跟踪测量技术的调姿系统位姿的解算方法4.1 激光跟踪仪的组成采用了可控式的机械随动定位装置和基于三维数字模型的数字化协调方法,使得采用光学测量设备进行空间定位、位置精度测量和其他对接装配工作表现出很好的效果。

相对于传统的3坐标测量机测量方式而言,数字化光学测量技术具有非接触、无导轨、检测速度快、便携性好等特点。

目前,最先进和极具应用研究价值的是激光跟踪仪测量方式。

激光跟踪仪是近十年才发展起来的新型测量仪器,集激光干涉测距技术、光电检测技术、精密机械技术、计算机及控制技术、现代数值计算理论等于一体,实时扫描测量,具有极高的测量精度及效率,可以对三维数据进行直接输入输出,并具有广泛、通用的接口,能够很容易地与其他数字化设备连接工作。

使用激光跟踪仪进行测量时,跟踪头到被测目标点的距离可达几十米,测量精度可达到±5ppm,完全可以满足大尺寸部件对接装配的需要。

图1为某型号激光跟踪仪的组成。

激光跟踪仪主要由跟踪头、目标反射镜、控制电箱和测量软件构成。

跟踪头内部有一套激光干涉系统、两套角度编码器、电机,以及光电接受器件等。

目标反射镜可使入射光沿原路或平行返回。

反射回来的光束被分光镜分为两路:一路进入激光干涉系统形成干涉条纹,计算求得目标反射镜的移动距离L;另一路通过两个角度编码器,分别测出水平转角 和垂直转角 。

根据圆柱极坐标系便可确定目标反射镜(即被测点)的空间坐标。

由于激光干涉仪为增量码测量系统,测量前必须预设初值,这一固定点称为鸟巢(home point)。

图1某型号的激光跟踪仪组成4.2 激光跟踪仪测量原理使用激光跟踪仪进行装配时,进行以下几步坐标变换和计算。

设[A 1 B 1 C 1]表示飞机部件或装配工装上任取三点A 1,B 1,C 1,建立的坐标系,称为局部坐标系。

[ABC]则表示飞机整体坐标系。

若要测得对接装配中某关键点E 的空间位置是否与理论位置误差足够准确,则①在飞机设计图纸/模型中可取得E 点对于机身坐标系的相对位置关系E →[ABC];②用激光跟踪仪可精确测得装配工作的局部坐标系对于跟踪仪鸟巢D 点的相对位置[A 1 B 1 C 1] →D ;③如果认为两个坐标系重合,即在激光跟踪仪工作软件中,将两坐标系进行拟合[ABC]= [A 1 B 1 C 1],则得到D →[ABC];④综上可得:(E →[ABC])=(E →D)-([A 1 B 1 C 1] →D)。

因此,只需在装配工作的局部坐标系(如对接装配工作站机体上)内任取3点进行测量,并测得E 点到激光跟踪仪鸟巢D 的距离,即可推得E 点在机身坐标系下的测量位置,用来与理论值比较。

上述方法就是激光跟踪仪的算法原理,如果点E 是型架上(如工作站的机械随动定位器头上)的KC 点,则可以进行型架的定位;如果点E 是零部件上的KC 点,则可以进行零件的检测,甚至是对接装配中的实时调整测量。

它在飞机部段对接的数字化装配中的应用有:①确定工作站平台上定位点的空间位置;②安装过程中的监测、调整;③安装后的检测;④柔性装配工作站的维护。

4.3 激光跟踪仪测量方法现在常用的测量方法为:激光跟踪仪对位于大部件和定位器球铰座上的多个靶球点进行测量。

激光跟踪仪的最基本功能就是能够采集靶球位置信息,即获取靶球所在位置的水平角、垂直角、距离等数据,经过软件计算,提供给用户显示界面的是靶球位置相对于激光跟踪仪系统坐标系的x,y,z坐标值。

图2 测量驱动的数字化对接流程。

图2 测量驱动的数字化对接流程4.4 调姿系统位姿的解算 4.4.1 各坐标系的建立飞机装配中部件的调姿过程首先要建立全局坐标系为了方便飞机不同部件位姿的调整,通过在调姿场地布设坐标基准点的方式建立全局坐标系,坐标基准点在布设上要包容整个调姿空间,布设时不能影响其他工装和工人的正常工作。

在以后的测量中,跟踪仪只要测量坐标系基准点,就可以根据其测量坐标系获得跟踪仪在全局坐标系下位姿,使得跟踪仪在任何站位的测量坐标系都与全局坐标系统一。

然后在进行局部坐标系的建立,一般情况下局部坐标系主要包括跟踪仪测量坐标系、飞机部件坐标系、X 向运动坐标系、Y 向运动坐标系、Z 向运动坐标系。

X 、Y 、Z 三个方向上的运动坐标系与全局坐标系各轴方向相同,位置通过伺服电机准确定位。

因此X 、Y 、Z 三个方向上的运动坐标系的理论位姿是确定的。

然后在进行测量坐标系与全局坐标系的统一,最后实现飞机部件位姿的标定。

4.4.2 测量坐标系与全局坐标系的统一设基准坐标点的测量坐标为m P ,坐标基准点在全局坐标系中的坐标为g P ,则m P ,g P 满足式(1)()()22111min min min mmmTi i i i ii i i i i i i i E H E H E H ωρωω===∆=-=--∑∑∑11g m g m P P A ⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦(1)式中,g m A 为测量坐标系相对全局坐标系的齐次变换矩阵。

gm A 可表示为式(2)cos cos cos sin sin sin cos cos sin cos sin sin sin cos sin sin sin cos cos sin sin cos cos cos sin cos sin cos cos 0001g m x y A z φθφθψφψφθψφψφθφθψφψφθψφψθθψθψ-+⎡⎤⎢⎥+-⎢⎥=⎢⎥-⎢⎥⎣⎦(2)式中φ,θ,ψ横滚角、俯仰角、偏转角,表示两坐标系的姿态关系;,,x y z 为坐标值,表示两坐标系的位置关系。

由式(1)可知,每测量一个基准点引入3个独立方程,当测量点数等于2时,方程个数与未知数个数相等,即可求得各位姿参数的解。

实际应用中,为减少测量随机误差,往往测量3个以上的基准点。

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