柔性装配工装离线编程与仿真技术研究

【摘要】：本文结合“前机身柔性装配平台控制系统软硬件及可视化操作编程软件开发”项目，对柔性工装离线编程仿真体系结构模型、全局环境下避障问题启发式搜索算法及碰撞检测等关键技术进行深入研究，并结合具体装配现场需求，开发构建了前机身离线装配路径规划仿真系统平台。 本论文主要完成的研究内容如下： （1）根据柔性工装的机械结构及运动特点，系统地研究了柔性工装路径规划的方法，包括栅格法、可视图法、自由空间法、迪科斯彻法、启发式搜索算法等，提出了基于拉格朗日插值基函数形式的单向最值法并利用VC++实现了单向最值法，为离线编程提供了理论基础。 （2）针对柔性工装特点提出了柔性工装离线编程仿真体系框架，利用CAA组件架构对CATIA进行二次开发实现了基于CATIA的离线编程功能框架及使用VC++开发了机械控制系统的控制主界面，形成比较完整的柔性工装离线编程仿真系统。 （3）研究了碰撞检测的方法，针对封闭轮廓可能产生的错误判断进行分析，提出了层次分割技术，将封闭轮廓逐层分割后进行碰撞分析，提高了碰撞检测的精度，并利用DELMIA对装配路径进行仿真和碰撞检测。 （4）使用激光跟踪仪在实际工作中检测运动机构的装配路径，为优化离线路径规划提供了现实基础，并得了工装装配误差和机械系统控制误差在0.1~0.2mm左右，满足了飞机大部件装配精度要求。 综上所述，本文基于柔性工装工作原理，提出了基于拉格朗日插值基函数形式的单向最值法，并应用其规划了工装运动机构的工作路线，实现了工装离线编程技术，为实现前机身数字化装配奠定了技术基础。