《中國人工智慧學會通訊》 5 7 飛機噴塗技術

2021-09-23 03:22:42 字數 1323 閱讀 8328

在飛機製造的過程中,噴塗是飛行器表面處理的重要工藝。由於飛機的運動空間以及需適應多種惡劣環境下的飛行,飛機的表面效能要求非常高。飛機表面塗層對於飛機表面保護有著重要作用,有助於抵禦極端天氣的侵蝕,以及飛行過程中與空氣摩擦產生的熱量。在軍用飛機領域,隱身塗層是先進隱身戰機的關鍵,通過噴塗能吸收雷達波的特殊塗層,極大地減小了飛機的雷達反射面積,從而實現了隱身功能。

然而,當前航空製造領域中大部分的噴塗工藝主要還是靠人工噴塗完成。人工噴塗不僅勞動力成本高、生產效率低、勞動強度大,而且含有害物質的塗料也會給工人的身體造成不良影響。在實際操作過程中,人工噴塗無法精確控制噴槍的移動速度,且難以保證噴槍與表面的距離。因此,人工噴塗難以保證塗層的厚度,進而引起桔皮、痱子、針孔等缺陷,這將嚴重影響工件效能,造成飛行隱患。

為解決目前飛機手工噴塗對人體傷害大、噴塗質量差、塗料利用率低、自動化程度低、耗能高、汙染嚴重等難題,大幅度提高噴塗質量和效率,上海飛機製造****等國內大型飛機製造企業都已開展了飛機自動化噴塗相關技術的研究。

飛機自動化噴塗技術的關鍵技術包含自動化噴塗工藝研究、噴塗機械人系統設計和噴塗機械人軌跡規劃等。

1 . 自動化噴塗工藝研究

針對自動化噴塗和人工噴塗的區別,對於不同材料表面的噴塗進行試驗對比協調研究,獲得相關工藝引數,進而建立自動化噴塗引數工藝資料庫。整體主要的技術路線如圖 5 所示。

2 . 噴塗機械人系統設計

根據作業工藝要求、噴塗過程工藝引數及工作特點,研究飛機待塗裝表面突變部位多、防撞設計要求高、空間運動要求特殊、噴塗軌跡規劃困難等條件下噴塗機械人機械系統的運動學、動力學和幾何結構設計;為實現系統的協調工作與維護,研究機械人系統的動力學穩定性和末端噴槍響應及精度控制。噴塗機械人機械系統主要分為運動實現機構、導向與公升降結構、末端噴漆裝置、避撞防護裝置。在結構設計方面,各部分機構與結構之間採用模組化設計的理念,實現噴塗機械人機械系統的總體設計如圖 6 所示。

3 . 噴塗機械人軌跡規劃

根據噴塗區域及工藝要求,噴塗機械人的軌跡規劃可大致分為噴塗表面的包絡重構及片區規劃、複雜曲面噴槍的運動軌跡規劃、機械人避碰監測、補噴過程中噴槍的快速定位及運動規劃。通過軌跡規劃演算法生成機械人的噴塗路徑後,離線程式設計系統將路徑轉化為機械人的工作指令傳輸給機械人。如圖 7 所示。

其他關鍵技術還包括離線程式設計系統、噴塗機械人綜控及監測系統等,這裡不做贅述。

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