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机器人自动钻铆系统精密检测技术 飞机部件的装配连接是飞机装配的重要环节。近年来，机器人自动钻铆技术依托机器人的高度柔性，成为飞机大部件自动钻铆技术的研究热点[。在机器人自动钻铆系统中，传统的测量技术已难以满足系统的快速、高效、高精度检测要求，而与机器人自动钻铆系统高度集成的先进检测和测量设备，能够对钻铆过程进行全生命周期的监测和实时的测量反馈，以提高自动钻铆系统的自动化、智能化和安全水平，满足飞机零部件钻铆的高精度要求，提高钻铆效率。? 对于基于机器人的数字化柔性装配系统，整个工作过程的加工和测量是开环的，自动化检测系统必不可少。空客A320、A330／340和A340-500／600型系列飞机复合材料飞机水平安定面升降舵后缘的柔性铆接装配系统，可自动完成后缘的测量和校准、上下壁板钻孔和锪窝、壁板表面波纹度测量等检测过程。Electroimpact与空客英国公司联合开发了一种机器人柔性装配系统，用于机翼壁板与骨架的装配，该系统具备探测壁板(厚度)、孔检测等检测功能。德国宝捷研制的用于飞机货舱门结构的自动钻铆系统，能够实现对临时铆钉、孔和边缘、蒙皮定位、锪窝深度和孔厚度的检测等。北京航空航天大学和沈阳飞机工业（集团）有限公司联合研制的机器人自动钻孔系统具备视觉检测系统，可对制孔过程进行监测。浙江大学研制了一套双机器人协同自动钻铆系统。双机器人协同自动钻铆系统的装配对象为大型飞机机身壁板的蒙皮、长桁、钣金框以及用来连接钣金框与蒙皮的补偿角片。? 国外系统集成及设备供应商已经解决了机器人自动钻铆系统中检测方面的关键技术，国内有关主机厂和研究所也在这方面进行了初步研究，但是自动化钻铆设备和检测系统等还处于分别应用状态，没有集成为一体。在单项检测的研究中已取得了些许成果，但是针对整个系统的完整的、全面的检测技术的研究还有待深入。因此，突破机器人自动钻铆系统的关键检测技术，对促进国内机器人自动钻铆技术在飞机装配中的深入应用具有重要的指导意义。?机器人自动钻铆检测系统组成? 机器人自动钻铆系统主要由机器人、多功能末端执行器、地轨、柔性工装等组成。其中，机器人可在地轨上移动实现多站点工作，扩大工作范围；多功能末端执行器安装在机器人法兰盘上，具有制孔、涂胶、铆接等功能单元，各项自动检测单元也集成于末端执行器上，分布在必要的位置；柔性工装能满足多种飞机大型零部件的装夹、定位和快速更换。? 机器人单元、末端执行器单元和柔性工装单元作为3个主要独立单元部件，必须实现相互之间的数据关联和融合；待加工产品的理论数模与实际数模的不匹配，必然会影响自动钻铆的精度；对于规划好的产品加工孔位信息，加工过程必须是连续、不间断的，不能依靠原始的机械检测方法检查钻铆质量；为保证系统的加工效率和安全性，必须对加工过程进行实时监控，以防止发生突发情况。针对上述问题和系统需求，自动检测设备必须具备以下检测功能：（1）刀具零点检测：实现对刀，并补偿刀具安装和换刀的偏差；（2）加工基准检测：检测并识别产品上的基准孔，并对待加工孔的位姿进行修正；（3）蒙皮法向检测：测量蒙皮表面的法向信息，并调整机器人制孔姿态，使得制孔方向与蒙皮法向一致；（4）制孔距离检测：测量刀具到产品的距离， 以此合理控制压紧力，防止压力过大或过小引起的产品形变和孔质量的缺陷；（5）孔质量检测：包括各层材料的厚度、锪窝深度、孔厚度、孔径、孔边距、孔排距、沉头窝等质量信息；（6）刀具判断：实时监测刀具的状态，刀具破损和磨损时能及时更换。检测系统组成如图1所示。  INCLUDEPICTURE C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\图片1.jpg \d \* MERGEFORMAT 机器人自动钻铆检测系统工作流程? 根据机器人自动钻铆系统工作特点和要求以及各检测项目的特点，合理安排检测顺序，系统的检测流程（如图2所示）：（1）进行系统初始化并完成系统自检，主要包括机器人工作模式和通信连接检查，各传感器连接检查，末端执行器和电主轴复位检查、各输油输气管道检查以及机器人工作空间安全检查等各项检查。（2）进行系统标定，建立机器人系统，末端执行器和柔性工装系统的数据关联，实现系统的数据统一。（3）控制机器人带动末端执行器到测试区域，进行刀具零点检测，获得刀具实际位置，并修正制孔TCP位置。（4）启动基准检测装置，测量测试板上的基准孔，并完成测试板上的试加工。（5）完成试加工后，进行实际加工，进行产品上的加工基准检测，并以此修正待加工孔位的坐标。（6）将末端执行器定位到产品的待加工孔的位置，进行蒙皮法向检测，测量蒙皮法向，若不满足法向要求，则控制机器人进行法向调姿，若满足要求，则进行下一步。