机器人技术在航空维修中的应用
张志远

复制成功

导出题录

参考文献( GB/T 7714-2015 ) 复制

张志远,. 机器人技术在航空维修中的应用[J]. 航空航天学报,2021.9. DOI:10.12721/ccn.2021.157078.
摘要:
机器人在工业领域的广泛应用,在很大程度为整洁地板式制造环境提供了帮助,即利用机器人技术,可以严格管理车间,增加自动化工位,并最大化优化空间利用率,进而提高生产效率与水平,达到最高级安全标准。
关键词: 机器人技术;航空维修;应用
DOI:10.12721/ccn.2021.157078
基金资助:

前言

航空维修简单而言就是将达到特定寿命周期的飞机作为主体,并在维修基地开展系统性维修的一种活动。其与航空制造厂飞机从无到有这一制造模式有着本质性区别,航空维修客观来讲是集修和造为一体的综合性的模式,通过维修使其零部件性能得以恢复是其侧重点所在。

近年来,在飞机数量持续增长的背景下,对维修质量和维修周期都提出了较高的要求,传统航空维修生产方式也面临着前所未有的挑战,为了更好地应对挑战,确保自身的可持续发展,许多航空维修企业也加大了探索力度。

1机器人技术概述

机器人可以归入半自助或全自助的工作机器领域当中,是集现代化制造技术、材料技术和信息化技术为一体的智能制造产品。通常来讲,机器人可以分为基于制造环境下所应用的工业机器人和基于非制造环境下所应用的服务机器人两种。就服务机器人而言,又可以根据应用环境不同将其细分为为家庭或为人服务的机器人和特殊环境下的专业服务机器人。应用在航空领域的机器人则属于后者。虽然人们对于机器人保持着极强的好奇心和想象力,但是不可否认的是,实际机器人与人们期许的机器人状态有很大的差别。第一,机器人是多学科体系的整合,不仅需要将硬件和软件等各学科知识融入到其中,而且也需要依赖较大规模的研发队伍,并投入大量的时间与精力。第二,现阶段的工业机器人运转环境主要以结构化运转环境为主,对于服务机器人来讲,只能完成一些不具备难度的任务,而特种机器人的特殊项目通常需要依赖遥控才能得以完成。

2航空维修的发展分析

航空维修的主要意思就是对飞机上的一些重要零件部位及技术装备进行日常的维护修理工作。做好航空的维修工作,可以有效地保障飞机在空中飞行时的安全,这也是飞机能够顺利起飞的一个前提保障因素,可以说是飞机飞行当中最重要的一个核心部分。我国航空维修技术相对于其他国家来说发展比较晚,在20世纪80年代,我国航空技术所采用的飞机都是原苏联制造的飞机,技术很落后,而且机型比较小。在那之后,我国才开始逐渐引进国际先进的欧美制造的飞机。因此,我国的航空维修技术能力一直都比较弱,并且国内的航空大量的引进西方的飞机以及技术,所以导致了我们得发展水平非常受限,在技术层面上严重的依赖欧美等国,我国的航空从引进到维在20世纪90年代后,我国的航空技术市场也逐渐打开。国家的民航局也更加的鼓励和支持外部资金的引入以及国民企业的经营,所以航空维修的市场呈现逐渐上升的状态,也改变了我国严重依赖外国技术的局面。现在国民的经济水平已持续增高,人们从过去的追求吃饱穿暖,到现在有了更高的文化方面的层次追求。现如今国民的消费水平占据绝大部分的则是文化消费上,出门旅游也变得习以为常。而且人们在外出时候的出行方式选择上也更加的注重舒适便捷,所以航空就成了大家的首选。近几年来,我国民航业的发展水平持续增高。根据不完全的数据统计,自2013年以来,全行业的运输总周转量已经达到了年增长12%,全行业的旅客周转量达到了9513.04亿人公里。每一年的民航数据统计都会比较上一年持续增长。

3航空维修中机器人技术的应用方法

3.1基于工业机器人技术的机械零部件特殊修理

在航空维修中,为了进一步完成零部件缺陷环节低热输入焊接、表层尺寸恢复等任务,主要引用了激光熔覆技术与热喷涂技术。因为零部件之间外形存在较大差异,损伤部位也相对不同,这就直接加大了维修中激光熔覆或者喷枪精确定位的难度,但是通过工业机器人高度柔性化,能够切实有效加以解决。

3.2基于机器视觉技术的零部件外观尺寸检测维修

在飞机进气道防护栅维修时,需以目视的方式检测大约10万小孔的裂缝,工作量非常大,此过程也很容易发生人为失误,造成维修效率与质量下降,进而引发裂缝检修遗漏现象,最终影响飞机维修质量,威胁飞行安全。对此,基于机器视觉技术进行裂缝检测,利用机器视觉技术转变目标为图像信号,传输到专用图像处理系统中,以图像处理技术为辅助,自动识别、标记、存储防护栅裂缝,并加以解决。在橡胶零部件检测过程中,橡胶具备一定的弹性,直接阻碍了几何尺寸测量工作的开展,落实效率也相对偏低。而利用OGP影像测量系统,其中集中了精密光学技术、先进电子技术、软件多元化功能、精密机械等,能够精确化显示零部件影像,从而提高测量的精准性。此系统通过机器视觉与图像处理技术,能够进行橡胶零部件非接触式测量,所获数据信息也十分详细,切实解决了橡胶零部件测量准确性与快速性明显不足的问题。

3.3基于全向移动技术的飞机大型零部件运输装配

在航空维修中,一些大部件运输装配一直都是难以解决的关键性问题,其过程与配套工装调整之间的对接需要耗费很多时间。因此,利用全向移动技术进行运输装配全向车研发。此车利用了速度伺服、多轴运动精确性控制、无源无线等先进化技术,能够实现车辆平面的自由度任意方向移动,当前已经实现了在航空维修工厂作业中的发动机、机载部附件、武器装备系统等运输装配中的广泛应用,并获得了良好效果。

3.4基于机器人技术的航空飞机自动化喷漆与除漆

在我国新型战机服役中,其隐身涂层具有一定的独特性,在喷漆与除漆方面要求都非常严格,航空维修既有工艺方法与人工作业模式难以完成。对此,引进并吸收以机器人技术为基础的自动化喷漆与除漆方式已经成为必然趋势,以此保证航空维修工作的顺利开展。

3.5基于机器人技术的航空飞机零部件精密化打磨

在航空维修中,很多零件在投入使用一定时间之后,会出现划伤或者腐蚀等表层缺陷,需要人工打磨加以去除干净,其中小型零部件处理难度并不大,而大型零部件,即座舱盖覆盖件,其对打磨之后的厚度均匀性要求非常高,处理时不仅劳动强度较大,对于工人技术能力要求也非常高。因此,基于机器人提高作业效率与产品质量,将会是后续机器人技术主要研究方向。

3.6高精度测量定位技术

在航空维修特定流程中,即整机喷漆与除漆,作业区域范围较大,远超主流工业机器人的工作范围,但是对于精确度要求很高,而既有工业机器人绝对定位精确度相对较低,难以满足作业中对空间定位精确度的相关要求,所以,应利用高精度测量装置指引机器人末端执行器,以此对运动轨迹进行伺服控制。当前,除利用传统激光跟踪仪器之外,还应用了室内GPS技术,其非常适合进行大尺寸测量,能够在整个作业区域内构建测量场,还能够就现场实际需要,添加机器人,但是不需耗费额外成本,能够有效减少固定工装投入成本。

结束语

航空维修不同于航空制造,在引进机器人技术时,不能单纯照搬照抄,盲目追求最新、最先进技术,而是应该着重探究既有的发展成熟的机器人技术,即机器视觉技术、机器人智能提举系统等等,并在航空维修中寻求最佳适用区域,这样一来,才能够不断扩大机器人技术在航空维修中的应用深度。尽管当下航空维修领域的机器人技术应用依旧处于初步发展阶段,但是也已经有很多相对成功的案例不断出现,这就直接说明了机器人技术在航空领域中的广阔发展前景。在未来,航空维修市场竞争会进一步升级,基于先进的机器人技术,提高企业综合实力,已经成为航空维修行业发展的必然趋势。

参考文献:

[1]费存华.焊接机器人技术研究与应用现状探讨[J].现代制造技术与装备,2018,(5):65+67.

[2]成磊.机器人技术在飞机发动机维修领域的应用[J].航空动力,2018,(4):43-46.

》在线投稿系统

*文章题目:
*作者姓名:
*电子邮箱:
*通讯地址:
*联系方式:

  备      注:

*上传稿件:

支持上传.doc,.docx,.pdf,.txt,.wps文件

投稿须知:

1、审稿结果将于1~7个工作日以邮件告知,请注意查收(包含录用通知书、审稿意见、知网CNKI查重报告)。

2、提交投稿后,若7个工作日之内未接到录用通知,则说明该文章未被录用,请另投他刊。

3、凡投寄本刊稿件,如在内容上有侵权行为或不妥之处,均应文责自负。本刊有权对来稿进行文字编辑、加工和修改,如不同意,请附说明,以便妥善处理。

4、多作者文稿署名时须征得其他作者同意,排好先后次序,通知用稿后不再改动。

5、凡投往本刊稿件一经录用发表,其版权归本刊所有。

6、本刊已全文录入中国知网、万方、维普等数据库,如作者不同意被收录,请提前申明,未申明者,本刊一律视为同意被收录。

7、请勿一稿多投。