在航空航天、船舶制造、風(fēng)電等制造領(lǐng)域，工件對接是裝配環(huán)節(jié)中至關(guān)重要的一環(huán)。以飛機(jī)制造來說，機(jī)身與機(jī)翼的對接，直接關(guān)系到飛機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)性能和飛行安全；航天火箭的液體發(fā)動(dòng)機(jī)裝配，對精度的要求近乎嚴(yán)苛，稍有偏差就可能導(dǎo)致發(fā)射任務(wù)失敗；船舶制造中，船用發(fā)動(dòng)機(jī)定子與轉(zhuǎn)子的對中精度，決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性與使用壽命；風(fēng)電行業(yè)里，風(fēng)電塔筒環(huán)縫焊接監(jiān)測的準(zhǔn)確性，影響著塔筒的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與抗風(fēng)能力。

在這些對接裝配場景中，精確的六自由度調(diào)姿與定位很重要。只有通過精準(zhǔn)調(diào)控，確保對接平面上定位銷與定位孔實(shí)現(xiàn)精確配合，才能保證各部件在后續(xù)運(yùn)行中，發(fā)揮出最佳性能，滿足行業(yè)對高質(zhì)量、高可靠性產(chǎn)品的要求 。

行業(yè)痛點(diǎn)：傳統(tǒng)模式下的棘手難題

1、尺寸幾何誤差累積?

在飛機(jī)機(jī)身、風(fēng)電葉片等大型部件的對接場景中，作業(yè)范圍通常數(shù)米乃至數(shù)十米。裝配過程中，初始的微小角度誤差，會(huì)隨著對接距離的增加被急劇放大，最終可能產(chǎn)生毫米級的尺寸偏差，嚴(yán)重影響裝配質(zhì)量，導(dǎo)致部件性能下降。

2、形位公差匹配困難?

對接面不僅要滿足特定的平行度，還需保證同軸度等多項(xiàng)嚴(yán)苛要求。然而，傳統(tǒng)測量工具功能單一，難以在同一時(shí)間對多個(gè)參數(shù)進(jìn)行同步檢測，致使裝配精度難以保證。

3、運(yùn)動(dòng)部件姿態(tài)監(jiān)測難?

裝配過程中，吊機(jī)臂、機(jī)器人末端等運(yùn)動(dòng)部件的位置不斷變化，需要對其進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。但傳統(tǒng)的靜態(tài)測量技術(shù)，無法適應(yīng)動(dòng)態(tài)場景，難以保障測量精度，致使裝配過程中對運(yùn)動(dòng)部件的控制出現(xiàn)偏差。

4、人工依賴度高?

傳統(tǒng)裝配作業(yè)過度依賴人工經(jīng)驗(yàn)，裝配工人需憑借過往經(jīng)驗(yàn)對部件進(jìn)行反復(fù)調(diào)整，不僅耗費(fèi)大量時(shí)間，而且人為因素導(dǎo)致的誤差難以避免，容錯(cuò)率極低。

創(chuàng)新方案：賦能動(dòng)態(tài)調(diào)姿

針對上述行業(yè)痛點(diǎn)，中圖儀器團(tuán)隊(duì)匠心打造了一套具創(chuàng)新性的解決方案。該方案可與多系統(tǒng)深度融合，構(gòu)建“測量-控制-執(zhí)行"一體化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)測量與調(diào)控的自動(dòng)化。方案核心設(shè)備GTS激光跟蹤儀，憑借高精度的動(dòng)態(tài)測量能力與智能反饋控制系統(tǒng)，大幅提升裝配效率，顯著降低裝配誤差，助力航空航天、船舶制造、風(fēng)電等行業(yè)邁向智能化、高精度的裝配新時(shí)代 。

其中，iTracker 6D姿態(tài)智能傳感器在測量時(shí)可實(shí)時(shí)地調(diào)整姿態(tài)并始終正對鎖定測量激光束，通過運(yùn)動(dòng)學(xué)模型精密解算目標(biāo)的三維空間位置坐標(biāo)和空間姿態(tài)角度。

測量步驟

1、搭建數(shù)據(jù)交互橋梁

首先，GTS激光跟蹤儀開放數(shù)據(jù)端口，實(shí)現(xiàn)與控制系統(tǒng)的通訊連接。PC端SMT測量軟件作為數(shù)據(jù)處理中樞，接收GTS激光跟蹤儀采集的原始數(shù)據(jù)，在完成復(fù)雜的計(jì)算后，SMT測量軟件會(huì)以UDP協(xié)議格式向控制系統(tǒng)發(fā)送命令，引導(dǎo)控制系統(tǒng)進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)姿。這種傳感與控制一體化的架構(gòu)，不僅保障了數(shù)據(jù)的一致性，極大減少人為誤差，其搭載的自主研發(fā)軟件，還具備高度開放性，方便用戶根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行定制。

2、構(gòu)建部件坐標(biāo)系×2

運(yùn)用GTS激光跟蹤儀靶球采點(diǎn)方式獲取對接部件的初始形態(tài)，分別建立固定端坐標(biāo)系和移動(dòng)端坐標(biāo)系。（設(shè)計(jì)目標(biāo)是在對接作業(yè)完成后，這兩個(gè)坐標(biāo)系能夠重合。）

3、監(jiān)控六維姿態(tài)數(shù)據(jù)

將6D姿態(tài)智能傳感器與移動(dòng)端進(jìn)行剛性連接，建立并獲取6D姿態(tài)智能傳感器的當(dāng)前坐標(biāo)。至此，固定端坐標(biāo)系、移動(dòng)端坐標(biāo)系以及6D姿態(tài)智能傳感器的當(dāng)前坐標(biāo)系在空間中的位置關(guān)系得以清晰確立。后續(xù)只需實(shí)時(shí)監(jiān)控6D姿態(tài)智能傳感器坐標(biāo)系的變化，便可準(zhǔn)確反饋移動(dòng)端坐標(biāo)系的動(dòng)態(tài)變化。

4、實(shí)施智能糾偏調(diào)姿

控制系統(tǒng)依據(jù)激光跟蹤儀反饋的固定端和移動(dòng)端的位置誤差信息，結(jié)合6D姿態(tài)智能傳感器的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，進(jìn)行自動(dòng)對中作業(yè)。控制系統(tǒng)會(huì)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)端部件進(jìn)行位移和旋轉(zhuǎn)操作，SMT測量軟件會(huì)實(shí)時(shí)計(jì)算誤差，并向控制系統(tǒng)發(fā)送指令，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整。

考慮到控制系統(tǒng)在調(diào)姿過程中可能產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)誤差，6D姿態(tài)智能傳感器將實(shí)時(shí)監(jiān)測移動(dòng)部件的位姿變化，一旦發(fā)現(xiàn)偏差，立即發(fā)送糾偏命令，確保調(diào)姿效果滿足更高精度的要求 。

總結(jié)

在大型部件對接裝配領(lǐng)域，精度動(dòng)態(tài)控制、環(huán)境適應(yīng)性與自動(dòng)化效率構(gòu)成了行業(yè)的核心挑戰(zhàn)。激光跟蹤儀搭載高精度測量技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)采集數(shù)據(jù)并反饋，結(jié)合自動(dòng)化控制技術(shù)，為行業(yè)痛點(diǎn)提供了系統(tǒng)性的解決方案，為大型部件對接裝配行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展注入了新活力。