ARJ的首飞成功,C919总装下线,意味着我国的航空制造业水平又提高到了一个新的层面。飞机装配技术是飞机制造过程中最重要的技术之一,据统计,飞机制造过程中50%~70%的时间和成本都用在了飞机装配上。飞机上紧固件数量多,装配孔加工质量直接影响到飞机的疲劳寿命。而自动化制孔是改善传统手工制孔的有效手段,因此,对自动化制孔技术的研究意义重大。本文以八足并联制孔爬行机器人为对象,对其精准制孔技术进行了研究,主要内容如下:(1)根据装配制孔的位置精度要求,提出一种基于在线检测少量预装配孔的制孔孔位坐标修正方法。包括:针对单曲度飞机结构件,在线检测双预装配孔位置,利用空间旋转变换矩阵,对制孔孔位进行修正;针对双曲度飞机结构件,在线检测三个(及以上)预装配孔位置,采用单位四元数法计算空间变换矩阵,对制孔孔位进行在线修正,并对三个以上预装配孔的情况,采用RANSAC算法优化变换矩阵,有效剔除异常数据。(2)根据装配制孔的孔位垂直度要求,提出了制孔表面法矢检测和误差补偿的方法。给出了基于四个激光测距仪的法矢测量原理,分析法矢检测方法的误差来源,建立误差模型,并设计相应补偿方法。此外,利用拉线编码器建立对锪窝深度的闭环控制,以此精确控制刀具进给深度,保证锪窝质量。(3)针对爬行机器人的机械结构、工艺流程和控制需求,设计了一种复杂多轴同步运动控制系统,包括以运动控制器UMAC为核心搭建的IPC+UMAC的开放式控制及检测系统,为实现爬行机器人精准制孔提供软硬件平台支撑。本文的研究的精准制孔技术通过实验验证,有效提高了爬行机器人自动化制孔的位置精度、垂直度和锪窝深度尺寸精度。