《中国人工智能学会通讯》——5.7 飞机喷涂技术

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《中国人工智能学会通讯》——5.7 飞机喷涂技术

知与谁同 2017-09-04 15:01:00 浏览1590
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5.7 飞机喷涂技术

在飞机制造的过程中,喷涂是飞行器表面处理的重要工艺。由于飞机的运动空间以及需适应多种恶劣环境下的飞行,飞机的表面性能要求非常高。飞机表面涂层对于飞机表面保护有着重要作用,有助于抵御极端天气的侵蚀,以及飞行过程中与空气摩擦产生的热量。在军用飞机领域,隐身涂层是先进隐身战机的关键,通过喷涂能吸收雷达波的特殊涂层,极大地减小了飞机的雷达反射面积,从而实现了隐身功能。

然而,当前航空制造领域中大部分的喷涂工艺主要还是靠人工喷涂完成。人工喷涂不仅劳动力成本高、生产效率低、劳动强度大,而且含有害物质的涂料也会给工人的身体造成不良影响。在实际操作过程中,人工喷涂无法精确控制喷枪的移动速度,且难以保证喷枪与表面的距离。因此,人工喷涂难以保证涂层的厚度,进而引起桔皮、痱子、针孔等缺陷,这将严重影响工件性能,造成飞行隐患。

为解决目前飞机手工喷涂对人体伤害大、喷涂质量差、涂料利用率低、自动化程度低、耗能高、污染严重等难题,大幅度提高喷涂质量和效率,上海飞机制造有限公司等国内大型飞机制造企业都已开展了飞机自动化喷涂相关技术的研究。

飞机自动化喷涂技术的关键技术包含自动化喷涂工艺研究、喷涂机器人系统设计和喷涂机器人轨迹规划等。

1 . 自动化喷涂工艺研究

针对自动化喷涂和人工喷涂的区别,对于不同材料表面的喷涂进行试验对比协调研究,获得相关工艺参数,进而建立自动化喷涂参数工艺数据库。整体主要的技术路线如图 5 所示。image
2 . 喷涂机器人系统设计

根据作业工艺要求、喷涂过程工艺参数及工作特点,研究飞机待涂装表面突变部位多、防撞设计要求高、空间运动要求特殊、喷涂轨迹规划困难等条件下喷涂机器人机械系统的运动学、动力学和几何结构设计;为实现系统的协调工作与维护,研究机器人系统的动力学稳定性和末端喷枪响应及精度控制。喷涂机器人机械系统主要分为运动实现机构、导向与升降结构、末端喷漆装置、避撞防护装置。在结构设计方面,各部分机构与结构之间采用模块化设计的理念,实现喷涂机器人机械系统的总体设计如图 6 所示。

3 . 喷涂机器人轨迹规划

根据喷涂区域及工艺要求,喷涂机器人的轨迹规划可大致分为喷涂表面的包络重构及片区规划、复杂曲面喷枪的运动轨迹规划、机器人避碰监测、补喷过程中喷枪的快速定位及运动规划。通过轨迹规划算法生成机器人的喷涂路径后,离线编程系统将路径转化为机器人的工作指令传输给机器人。如图 7 所示。

其他关键技术还包括离线编程系统、喷涂机器人综控及监测系统等,这里不做赘述。

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