一种飞机发动机自动安装架车控制系统

本发明涉及飞机发动机自动安装，尤其涉及一种飞机发动机自动安装架车控制系统。

背景技术：

1、作为提供动力的核心元件，飞机发动机是飞机的最重要组成部分，且发动机吊装是整个飞机制造装配过程中的龙头,装配工艺水平和装配质量决定发动机的可靠性、寿命及主要性能参数。在飞机的装配过程中，发动机的安装工作是一个重要的环节，而发动机的重量重、体积大、外形结构复杂，加之安装间隙狭小等因素的存在，导致发动机的安装工作非常困难。目前国内一些企业的飞机发动机安装工作是通过人工手动操作液压设备来进行，这种方法不能精确地对发动机位姿进行调整，存在耗费人力成本、难以保证安装精度和效率等问题，使得高质量、高效率的发动机安装成为飞机装配中最大的难点之一。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种飞机发动机自动安装架车控制系统， 用以解决现有安装架车自动化水平低且自由度较少的问题。

2、一种飞机发动机自动安装架车控制系统，包括安装系统、控制系统；

3、所述安装系统为带有电动装置的多轴联动并联机构，具体包括垂直升降机构、水平移动机构、调姿平台和麦克纳姆移动平台；其中，垂直升降机构一端固定于麦克纳姆移动平台上，水平移动机构固定于垂直升降机构另一端，调姿平台固定于水平移动机构上端，调姿平台两侧设有固定夹具，用来固定调姿平台与飞机发动机的相对位置；

4、所述垂直升降机构通过变频电机进行控制，二者之间通过canopen协议进行通讯；所述水平移动机构、调姿平台和麦克纳姆移动平台均由伺服电机进行控制，各机构与伺服电机之间通过canopen协议进行通讯；

5、所述麦克纳姆移动平台为基于麦克纳姆轮的移动底座，通过控制x轴速度、y轴速度以及自转角速度，实现安装系统的的全向移动。

6、所述安装系统定义水平移动机构进给方向为x轴正方向，调姿平台前进方向的水平移动左方向为y轴正方向，垂直升降机构上升方向为z轴正方向。

7、所述控制系统，由视觉测量系统、jetson nano计算卡和台达dvp15mc11t运动控制卡构成，jetson nano计算卡与视觉测量系统之间通过usb进行通讯，运动控制卡与各电机之间通过canopen进行通讯，jetson nano计算卡与台达dvp15mc11t之间通过总线通讯；

8、所述视觉测量系统，由intel d435i双目相机构成，通过内置镜头实现图像数据采集，通过内置imu单元记录发动机实时位姿；

9、所述jetson nano计算卡，负责处理视觉测量系统所获取的位姿数据，并完成当前轨迹计算；

10、所述台达dvp15mc11t运动控制卡，负责将jetson nano计算卡反馈的数据，转换为脉冲信号传输至变频电机和伺服电机。

11、所述飞机发动机自动安装架车控制系统实现了一种飞机发动机自动安装架车的控制方法，包括以下步骤：

12、步骤1：对安装系统上电后，根据发动机所在位置，安装系统移动到飞机短舱口处，垂直升降机构将调姿平台调整到发动机与发动机舱水平的高度，并固定安装系统，保证发动机安装系统与短舱的相对位置不变；

13、步骤2：控制系统各坐标轴回零之后，即在空间中建立了数控调姿的坐标系；

14、步骤3：在进行发动机的自动安装之前，使发动机相对飞机短舱口进行校准，即发动机正对飞机短舱口，校准后发动机所在控制系统坐标，作为发动安装的初始位置；

15、步骤4：根据校准后的坐标生成发动机安装的离线轨迹，发动机按照离线轨迹进行自动安装的同时，视觉测量系统对发动机相对短舱的位置进行实时测量；通过内置imu及采集到的图像数据，进行实际坐标记录。若误差大于5毫米发出触碰警报，根据偏差进行轨迹调整，随后通过dvp15mc11t运动控制卡对轨迹完成插补计算，将新的脉冲信号传输至各电机，再继续进给安装，直到发动机到达最终位置，安装完成。

16、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

17、本发明提供一种飞机发动机自动安装架车控制系统，与现有技术相比，本发明能够实现多型号飞机发动机的通用性安装任务，调姿平台可以在多个方向上进行调整，具有更高的自由度。同时可以与控制系统结合，实现自动化和智能化的操作。这有助于提高工作效率，降低人工干预的需求，能够适应各种复杂的工作环境和任务。

18、针对大批量、多区域的发动机安装任务，本发明所设计的安装架车能够实现主体的灵活移动，增强发动机安装的机动性。由于不同型号飞机的短舱所在位置和高度不同，发动机安装时需要能够自主的调整垂直升降（即z轴），并保证整体不会移动，通过变频电机实现对整体上升功能的控制。在上升过程中，固定夹具能够确保发动机与调姿平台的相对位置不变。调姿平台由x轴俯仰机构、y轴平移机构、y轴俯仰机构、z轴转动机构构成，各机构之间相互协同。在前进过程中，沿着x轴的直线位移由滚珠丝杠结构实现。通过上述运动机构的联动，完成发动机在空间中各种位姿的调整，以实现发动机与短舱对接的目的。

技术特征：

1.一种飞机发动机自动安装架车控制系统，其特征在于，包括安装系统、控制系统；

2.根据权利要求1中所述一种飞机发动机自动安装架车控制系统，其特征在于，所述垂直升降机构通过变频电机进行控制，二者之间通过canopen协议进行通讯；所述水平移动机构、调姿平台和麦克纳姆移动平台均由伺服电机进行控制，各机构与伺服电机之间通过canopen协议进行通讯。

3.根据权利要求1中所述一种飞机发动机自动安装架车控制系统，其特征在于，所述麦克纳姆移动平台为基于麦克纳姆轮的移动底座，通过控制x轴速度、y轴速度以及自转角速度，实现安装系统的的全向移动。

4.根据权利要求1中所述一种飞机发动机自动安装架车控制系统，其特征在于，所述安装系统定义水平移动机构进给方向为x轴正方向，调姿平台前进方向的水平移动左方向为y轴正方向，垂直升降机构上升方向为z轴正方向。

5.根据权利要求1中所述一种飞机发动机自动安装架车控制系统，其特征在于，所述视觉测量系统，由intel d435i双目相机构成，通过内置镜头实现图像数据采集，通过内置imu单元记录发动机实时位姿；所述jetson nano计算卡，负责处理视觉测量系统所获取的位姿数据，并完成当前轨迹计算；所述台达dvp15mc11t运动控制卡，负责将jetson nano计算卡反馈的数据，转换为脉冲信号传输至变频电机和伺服电机。

6.根据权利要求1中所述一种飞机发动机自动安装架车控制系统，实现了一种飞机发动机自动安装架车控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6中所述一种飞机发动机自动安装架车控制系统，其特征在于，所述步骤4中，若误差大于5毫米发出触碰警报，根据偏差进行轨迹调整，随后通过dvp15mc11t运动控制卡对轨迹完成插补计算，将新的脉冲信号传输至各电机，再继续进给安装，直到发动机到达最终位置，安装完成。

技术总结
本发明提供一种飞机发动机自动安装架车控制系统，涉及飞机发动机自动安装技术领域，本发明包括安装系统、控制系统；所述安装系统为带有电动装置的多轴联动并联机构，具体包括垂直升降机构、水平移动机构、调姿平台和麦克纳姆移动平台；其中，垂直升降机构一端固定于麦克纳姆移动平台上，水平移动机构固定于垂直升降机构另一端，调姿平台固定于水平移动机构上端，调姿平台两侧设有固定夹具，用来固定调姿平台与飞机发动机的相对位置；所述控制系统，由视觉测量系统、Jetson Nano计算卡和台达DVP15MC11T运动控制卡构成，Jetson Nano计算卡与视觉测量系统之间通过USB进行通讯，运动控制卡与各电机之间通过CANOpen进行通讯，Jetson Nano计算卡与台达DVP15MC11T之间通过总线通讯。

技术研发人员：于瑞云,郭冰洋,杨晓雨,鞠博闻
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10