面向变曲率曲面的自动钻铆垂直精度补偿技术

冯昌源，田威，胡俊山，沈建新，孙新月

(南京航空航天大学 机电学院，江苏 南京 210016)

0 引言

在飞机装配的制孔过程中，铆接孔垂直精度的保证一直是航空制造业所研究的重点[1-3]。研究表明，如果铆接孔垂直精度达不到要求，连接件将发生倾斜，进而产生弯曲应力，降低结构强度[4]。当紧固件沿外载荷作用方向倾斜角度>2°时，疲劳寿命降低约47% ，当倾斜角度>5°时，疲劳寿命降低95%[2]。因此，为了保证制孔的垂直精度，机器人自动钻铆系统需采用垂直精度补偿技术来保证刀具轴线与工件表面的垂直精度。

目前，制孔垂直精度补偿技术已取得了一定进展，尤其是对于平面以及定曲率曲面的垂直精度补偿技术已经可以满足航空航天产品装配的工艺要求[3]。在现有方法中，制孔垂直精度补偿技术按照测量方式可分为机械接触式、涡流式、激光非接触式和视觉非接触式。机械接触式一般采用接触直线位移传感器进行表面测量，测量精度高，预算成本低，对平面法向的测量有较好效果；涡流式采用涡流传感器进行测量，可对金属工件表面进行测量，通过涡流强度的变化信号来获取距离信息，从而计算待测面法向[5]；激光非接触式采用激光位移传感器进行非接触式测量，其测量精度高，与工件表面无直接接触，安全性高[6-9]；视觉非接触式由于拍摄角度、环境光线、处理算法等因素影响，难以在复杂的作业环境下保证垂直精度要求[10-12]。

上述方法在对平面和定曲率曲面的测量时，均能获得精度较高的法向测量结果。但对……