摘要：针对舱体类构件内部存在众多复杂相交特征且可行空间狭小,其内壁等加工有极大困难,制造设备的加工效率和智能化水平难以满足航天装备快速和高质量发展需求问题,为提高舱体类构件制造设备的加工效率和智能化水平,提出了一种基于数字孪生的多机器人智能协同加工方法.构建了不同功能机器人协同加工系统虚拟空间、物理空间和信息数据层的数字孪生框架,详细阐述了孪生数据源及类型、数据融合和数据存储等孪生数据模型的设计;建立了多机器人协同加工优化控制与决策模型,研制了多机器人智能加工软硬件平台,实现了虚实映射与交互以及加工系统在线监控.以某型号飞行器舱段精密铣削和测量工艺为案例进行验证与分析,优化加工路线,提高加工效率,验证了该方法的可行性与高效性.

摘要：舱体零件是航天飞行器的关键零部件,而型腔面是舱体类零件的主要加工特征,舱体的型腔面具有数量多、形状复杂以及带有孤岛的特性,加工轨迹生成较为复杂。常用的UG NX等商业软件可以实现复杂型腔的加工轨迹生成,但是价格昂贵且难以和自主开发的加工软件集成。因此有必要依托三维几何引擎开发型腔的加工轨迹自动生成模块。基于三维几何引擎AnyCAD平台及相应的功能函数,建立了带孤岛复杂型腔的加工轨迹生成方法,针对舱体型腔的圆弧面特征,建立了型腔面的局部坐标系,提取了型腔的轮廓线以及加工轨迹线并利用局部坐标系进行平面投影,实现在平面中进行有效加工刀位点的判断,生成了有效刀位点集合。针对行切逐行扫描轨迹生成中存在的大量空行程导致的加工效率低下问题,提出了基于连续区域划分的加工轨迹生成算法,实现了高效的加工轨迹生成,最终基于AnyCAD平台开发了舱体零件复杂型腔面的加工轨迹生成模块,为自主加工软件开发提供了核心功能模块。

摘要：机器人铣削加工过程中末端力和位置监测对加工变形误差的计算和补偿具有重要作用,由于机器人控制系统具有一定的开放性,开发力位测量上位机软件并与机器人控制系统实时通讯,可以有效掌握机器人加工过程位姿相关的末端力和位置信息,为变形误差预测和补偿提供数据基础。在ABB IBR6660工业机器人上利用基恩士激光位移传感器和ATI六维力传感器搭建了机器人末端力位测量系统,其中位移传感器安装在主轴端、力传感器安装在主轴和法兰之间,利用基恩士激光位移传感器和ATI六维力传感器的接口函数结合C#开发了力位测量软件模块,利用ABB工业机器人的PC Interface接口和PC SDK函数开发机器人上位机通讯软件平台,给出了关键代码,最终实现了机器人铣削加工中的末端力位信息实时测量,为机器人加工变形误差的预测和补偿提供数据与控制平台基础。