题目：飞机大部件自动化对接装配集成控制技术及应用研究

飞机大部件对接是飞机总装配工作的一项重要内容。由于飞机对接装配关系复杂，协调难度大，因此，对飞机大部件对接技术提出了较高要求。本文针对当前国内飞机机身部件对接现状，在深入研究国外先进自动化对接系统的基础上，通过研究大部件对接自动化柔性工装设计技术、数字化激光跟踪测量技术、基于工业以太网的数字化集成控制技术，大部件对接过程机身位置姿态调整计算技术以及工装运动路径规划技术，设计了模拟飞机大部件数字化、自动化对接过程的实验平台。大部件自动化对接实验平台的建立，对深入研究及推广应用飞机大部件数字化对接技术，探索飞机大部件自动化对接的新理论和新方法，提供了基础和保障。 本文首先对大部件对接的工艺内容和自动化对接技术的关键问题进行了深入分析，在借鉴国内外的大部件对接系统的先进经验基础上，规划出了对接工艺方案，并通过对系统自由度的分析确立了由4台数字化柔性定位器支撑的结构且主动轴分配为“3-2-1-1”模式，在保证对接平稳的前提下最大限度地减少系统的冗余度。 按照大部件自动化对接实验平台方案规划，参考国内外现有定位器的结构，完成了数字化柔性定位器的设计，并用偏心轮和单向自锁器两种新方法分别解决了Z向间隙调整和锁紧的两大问题，对数字化柔性定位器的关键零部件进行了有限元分析计算，通过对数字化柔性定位器的扭矩、转速和转动惯量的分析确定了柔性定位器伺服电机和减速器的选型。 针对大部件对接的位姿调整问题，用奇异值分解法拟合大部件位姿并计算出位姿调整量，且用五次多项式插值的方式规划出位姿调整路径，并在MATLAB平台中进行了实现，为运动控制系统的插补算法提供了依据。 通过研究大部件对接对控制系统的要求以及EtherCAT技术的优势，建立了基于EtherCAT以太网通讯、由TwinCAT控制的大部件自动化对接控制系统，基于Visual C#开发了对接实验平台集成控制管理软件，可对大部件自动化对接实验平台进行有效地集成控制。