一种飞机壁板组件预定位柔性工装控制系统及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及飞机制造工艺装备与自动控制领域，具体地说，涉及一种飞机壁板组件预定位柔性工装控制系统及控制方法。
【背景技术】
[0002]柔性装配工装是为免除设计和制造各种产品装配专用的传统装配型架/夹具，降低工装制造成本，缩短工装准备周期，同时大幅度提高装配生产效率而采取的一种基于产品数字量的尺寸协调体系、可重组的模块化、自动化装配工装系统。
[0003]发明专利CN102001451A中公开了一种基于四个数控定位器、调姿平台和移动托架的飞机部件调姿、对接系统及方法。调姿、对接步骤为:I)将移动托架固定到调姿平台并用数控定位器支撑；2)机身段入位；3)建立现场装配坐标系和固结在机身段上的局部坐标系；4)测量并计算机身段A的当前姿态；5)数控定位器运动路径规划；6)机身段A姿态调整；7)测量对接孔坐标并计算机身段B的目标位姿；8)计算机身段B的当前位姿；9)机身段B姿态调整；10)机身段对接；11)系统复位；12)撤离移动托架。其优点在于:实现飞机部件的数字化调姿和对接；应用适应性强。但该控制方法无法用于多种类飞机部件的装配，即设备装配能力的柔性不够，难以适应于飞机部件的装配要求。
[0004]发明专利CN102075125A中提出一种数控机床多轴联动伺服控制系统的控制方法，一台电动机为主电动机，其余为从电动机；主电动机接收输入信号，从电动机共享主电动机的输出信号作为其输入信号；主电动机的给定位置参考量与从电动机位置反馈差值的调整量做比较后，作为被同步电动机的位置参考量，从而完成位置同步控制。控制方法提高了数控机床的控制精度和严格同步的控制要求，利用控制技术以及控制策略实现控制目的，解决多轴联动数控机床的核心问题。该控制技术主要用于数控机床，本身整体制造能力有限，不适用于飞机数字化工装的专用类机床设备。
[0005]专利CN201654531U涉及一种基于工控机的机器人伺服控制系统，工控机根据运行脚本的要求，将机器人的每个动作部位的脚本曲线的位置与实际位置进行比较分析，发出相应的多路动作控制信号；分别与工控机相连的多路伺服装置，其中每一路都控制机器人的一个动作部位，并根据对应的一路动作控制信号驱动机器人的对应动作部位执行相应动作；多个位移传感器，其中每一个都邻近机器人的一个动作部位设置并连接到工控机，用于检测对应的动作部位实际位置，并发送给工控机。通过工控机作为数据运算处理器，以及油缸伺服装置来控制机器人，系统可完成点位控制和连续轨迹控制功能。但该工控机的机器人伺服控制系统在多机器人协作能力上较差，不适用于多机器人之间的使命决策。
【发明内容】
[0006]为了避免现有技术中存在的不足，克服飞机壁板预装配时，使用一套刚性工装不能满足多种壁板预装配的问题，本发明提出一种飞机壁板组件预定位柔性工装控制系统及控制方法；控制系统能实现飞机不同类型壁板的预装配工作，通过信息数据集成处理，各系统平稳运行，实现信息采集和控制。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:飞机壁板组件预定位柔性工装控制系统，其特征在于包括柔性预装配控制系统、测量系统及多个分散系统，对各系统集成控制实现对不同控制、离散的多个控制系统之间的协调管理，通过信息数据集成处理，实现各系统信息采集和控制运行；在壁板柔性预装配过程中，控制系统接收激光跟踪仪测量系统、工装本身的位置反馈信息、传感器发出的位置反馈指令，通过数据处理转换为控制指令，并将控制指令下发到数字化柔性工装各轴现场设备控制器，驱动相应的伺服电机到达指定位置，实现定位、测量一体化操作，设备控制器将实时运行状态反馈到控制系统，实现监控和仿真处理的闭环控制。
[0008]一种采用所述飞机壁板组件预定位柔性工装控制系统进行集成控制的方法，具体步骤如下:
[0009]步骤1.在工控机选择工作模式，工控机的后台自动提取数学模型，其中包括逻辑控制参数与运动控制参数；
[0010]步骤2.在工控机的数据分析模块对参数进行分析，确定数据类型；
[0011]步骤3.工控机的数据处理模块对各类型的参数进行处理，获得柔性工装集成控制器所能读取的逻辑控制参数与运动控制参数；
[0012]步骤4.将参数传递到柔性工装集成控制器，其中，可编程逻辑控制器根据逻辑参数选择对应的逻辑块进行逻辑控制，并由可编程逻辑控制器将当前运行的逻辑块的运动参数分配给伺服运动控制器进行伺服运动控制，以及分配给阀岛进行气动运动控制；
[0013]步骤5.通过全闭环伺服运动单元与半闭环伺服运动单元的驱动，实现柔性工装定位器在空间XYZ方向的定位，并由气动运动单元控制柔性工装定位器的定位动作，在整个柔性工装定位器定位过程中根据反馈的压力传感器采集的数值保证定位力的合理性；
[0014]步骤6.激光跟踪仪实时对柔性工装定位器进行测量，并将实测值传回至工控机；
[0015]步骤7.对实测值进行柔性工装定位器的定位准确度判断，准确则开始制孔，否则回到由数据处理模块重新进行处理。
[0016]有益效果
[0017]本发明提出的飞机壁板组件预定位柔性工装控制系统及控制方法，包括柔性预装配控制系统、测量系统及多个分散的系统，对各系统集成控制，实现对不同控制原理、离散的多个控制系统之间的协调管理，通过信息数据集成处理，实现各系统信息采集和控制运行；在壁板柔性预装配过程中，控制系统接收激光跟踪仪测量系统、工装本身的位置反馈信息、传感器发出的位置反馈指令，通过数据处理转换为控制指令，并将控制指令下发到数字化柔性工装各轴的现场设备控制器，驱动相应的伺服电机到达指定位置，实现定位、测量一体化操作。同时，现场设备控制器将设备实时运行状态反馈到控制系统，实现现场监控和仿真处理的闭环控制。
【附图说明】
[0018]下面结合附图和实施方式对本发明一种飞机壁板组件预定位柔性工装控制系统及控制方法作进一步详细说明。
[0019]图1为飞机壁板组件预定位柔性工装控制系统流程图。
[0020]图2为飞机壁板组件预定位柔性工装控制系统工作示意图。
【具体实施方式】
[0021]本实例是一种飞机壁板组件预定位柔性工装控制系统及控制方法。
[0022]参阅图1、图2，飞机壁板组件预定位柔性工装控制系统，能实现飞机不同类型壁板的预装配工作，通过信息数据集成处理，实现各系统平稳运行，以及实现信息采集和控制。
[0023]壁板的预定位通过柔性预装配工装配合激光跟踪仪来实现，制孔工作由人工操作。控制系统将柔性预装配工装系统和激光跟踪仪测量系统集成在一个平台下，协调完成壁板的预定位和制孔工作。飞机壁板柔性预装配控制系统运行时，系统控制平台从激光跟踪仪测量系统读取柔性预装配工装上定位器基准点的实时数据信息，将数据转换到飞机机体坐标系下与理论数据进行分析计算，将分析计