大型筒狀結(jié)構(gòu)件自動(dòng)調(diào)姿對(duì)中控制系統(tǒng)及控制方法
【專(zhuān)利摘要】一種大型筒狀結(jié)構(gòu)件自動(dòng)調(diào)姿對(duì)中控制系統(tǒng)，包括對(duì)中控制單元、對(duì)中檢測(cè)單元、激光位移傳感器、第一位姿控制單元、第二位姿控制單元、前壓力繼電器、后壓力繼電器、前拉線位移傳感器、后拉線位移傳感器、前步進(jìn)電機(jī)、后步進(jìn)電機(jī)、前調(diào)整裝置、后調(diào)整裝置、活動(dòng)筒狀結(jié)構(gòu)件、固定筒狀結(jié)構(gòu)件；本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了兩大型筒狀結(jié)構(gòu)件的自動(dòng)快速精確對(duì)中控制，為大型筒狀結(jié)構(gòu)件的對(duì)接連接提供保障。
【專(zhuān)利說(shuō)明】大型筒狀結(jié)構(gòu)件自動(dòng)調(diào)姿對(duì)中控制系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種控制系統(tǒng)及方法，特別是涉及一種調(diào)姿控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳目前，大型筒狀結(jié)構(gòu)件的對(duì)接，在飛機(jī)裝配、管線對(duì)接、飛船太空對(duì)接等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，某些產(chǎn)品需要多次實(shí)現(xiàn)分離與對(duì)接過(guò)程。在大型筒狀結(jié)構(gòu)件的對(duì)接過(guò)程中，要保證其可靠連接，首先需要解決其同心問(wèn)題，即通過(guò)其自身姿態(tài)調(diào)節(jié)消除初始誤差，使兩筒狀結(jié)構(gòu)件的同心度滿足對(duì)接要求。傳統(tǒng)的調(diào)姿對(duì)中過(guò)程均采用人工測(cè)量、調(diào)整的方法，效率較低，對(duì)操作人員依賴(lài)性強(qiáng)。為保證安全性和可靠性要求，設(shè)置了多個(gè)人工檢測(cè)、操作環(huán)節(jié)，一個(gè)完整的工作流程需要多人配合操作，耗時(shí)較長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種大型筒狀結(jié)構(gòu)件自動(dòng)調(diào)姿對(duì)中控制系統(tǒng)以及利用該系統(tǒng)的控制方法用于解決上述技術(shù)問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明大型筒狀結(jié)構(gòu)件自動(dòng)調(diào)姿對(duì)中控制系統(tǒng)包括對(duì)中控制單元、對(duì)中檢測(cè)單元、激光位移傳感器、第一位姿控制單元、前壓力繼電器、前拉線位移傳感器、前步進(jìn)電機(jī)、前調(diào)整裝置、活動(dòng)筒狀結(jié)構(gòu)件、固定筒狀結(jié)構(gòu)件；
[0005]對(duì)中控制單元的信號(hào)輸入端通過(guò)CAN總線與對(duì)中檢測(cè)單元的信號(hào)輸出端相連接，對(duì)中檢測(cè)單元的信號(hào)輸入端與激光位移傳感器的信號(hào)輸出端相連接；
[0006]對(duì)中控制單元的信號(hào)輸出端經(jīng)CAN總線連接到第一位姿控制單元的信號(hào)輸入端，前壓力繼電器、前拉線位移傳感器、前步進(jìn)電機(jī)分別與第一位姿控制單元和前調(diào)整裝置相連接，前調(diào)整裝置與活動(dòng)筒狀結(jié)構(gòu)件機(jī)械連接；
[0007]所述激光位移傳感器用于實(shí)現(xiàn)兩大型筒狀結(jié)構(gòu)件對(duì)接部位空間偏差距離的檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果傳輸給對(duì)中檢測(cè)單元；所述對(duì)中檢測(cè)單元用于將接收的檢測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)換為CAN總線上能夠傳輸?shù)男畔⒉⒔?jīng)CAN總線將轉(zhuǎn)換的信息上傳給對(duì)中控制單元；所述對(duì)中控制單元對(duì)激光位移傳感器的檢測(cè)信息進(jìn)行解析計(jì)算，得出其空間位姿偏差，并解析出將大型筒狀結(jié)構(gòu)件位姿調(diào)整裝置上各執(zhí)行技術(shù)數(shù)控油缸的調(diào)整數(shù)據(jù)通過(guò)CAN總線發(fā)送至第一位姿控制單元和第二位姿控制單元；所述第一位姿控制單元用于接收相應(yīng)的壓力傳感器和拉線位移傳感器的檢測(cè)信息，并且根據(jù)檢測(cè)信息實(shí)時(shí)控制相應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控油缸位移的閉環(huán)控制和過(guò)程誤差檢測(cè)；所述前調(diào)整裝置包括第一升降油缸、第二升降油缸、橫移油缸；所述前壓力繼電器用于檢測(cè)相應(yīng)的數(shù)控油缸的工作油路的油壓值；前拉線位移傳感器用于檢測(cè)相應(yīng)數(shù)控油缸的缸桿的伸出長(zhǎng)度。
[0008]2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型筒狀結(jié)構(gòu)件自動(dòng)調(diào)姿對(duì)中控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括第二位姿控制單元、后壓力繼電器、后拉線位移傳感器、后步進(jìn)電機(jī)、后調(diào)整裝置；
[0009]對(duì)中控制單元的信號(hào)輸出端經(jīng)CAN總線連接到第二位姿控制單元的信號(hào)輸入端，后壓力繼電器、后拉線位移傳感器、后步進(jìn)電機(jī)分別與第二位姿控制單元和后調(diào)整裝置相連接，后調(diào)整裝置分別與活動(dòng)筒狀結(jié)構(gòu)件機(jī)械連接；
[0010]所述第二位置控制單元分別接收相應(yīng)的壓力傳感器和拉線位移傳感器的檢測(cè)信息，并且根據(jù)檢測(cè)信息實(shí)時(shí)控制相應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控油缸位移的閉環(huán)控制和過(guò)程誤差檢測(cè)；
[0011]所述后調(diào)整裝置分別包括第一升降油缸、第二升降油缸、橫移油缸，與前調(diào)整裝置配合實(shí)現(xiàn)大型筒狀結(jié)構(gòu)件的上下、左右、俯仰、橫擺四個(gè)自由度的調(diào)節(jié)；
[0012]后壓力繼電器用于檢測(cè)相應(yīng)的數(shù)控油缸的工作油路的油壓值；后拉線位移傳感器用于檢測(cè)相應(yīng)數(shù)控油缸的缸桿的伸出長(zhǎng)度。
[0013]3、利用權(quán)利要求1至2所述的大型筒狀結(jié)構(gòu)件自動(dòng)調(diào)姿對(duì)中控制系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)姿對(duì)中方法包括如下步驟:
[0014]S1、判斷第一徑向激光位移傳感器、第二徑向激光位移傳感器和第三徑向激光位移傳感器是否有正常采集值:
[0015]如果有正常采集值則進(jìn)入S2 ；
[0016]如果有人以一個(gè)激光位移傳感器沒(méi)有正常采集值，則繼續(xù)SI進(jìn)行判斷。
[0017]S2、采集第二徑向激光位移傳感器的檢測(cè)值X2r和第三徑向激光位移傳感器檢測(cè)值X4r，計(jì)算W = X2r-X4r，如| W |≤1_，則轉(zhuǎn)到下一工步；如果| W | >1_，前調(diào)整裝置的橫溢油缸、后調(diào)整裝置的橫移油缸同步左移(W/2)mm。
[0018]S3、首先檢測(cè)第一徑向激光位移傳感器的采集值Xlr,計(jì)算Q = Xlr。如I Q I < 0.5_，則檢測(cè)三個(gè)軸向激光位移傳感器是否有信號(hào)，如果有則轉(zhuǎn)下一工步，否則
停機(jī)報(bào)錯(cuò)。如果I Q I >0.5mm，則前后兩個(gè)調(diào)整裝置的四個(gè)升降油缸同步上升(Q)mm，然后檢測(cè)三個(gè)軸向激光位移傳感器是否有信號(hào)，如果有則轉(zhuǎn)下一工步，否則停機(jī)報(bào)錯(cuò)。
[0019]S4、采集第二軸向激光位移傳感器的檢測(cè)值Y2a和第三軸向激光位移傳感器的檢測(cè)值Y4a，計(jì)算M = Y2a-Y4a，如| M |≤0.5mm，則轉(zhuǎn)到下一工步；如果| M | >0.5mm,則后調(diào)整裝置的橫移油缸右移((L2-L1)*M/H)mm。
[0020]S5、采集第二軸向激光位移傳感器的檢測(cè)值X2r和第三軸向激光位移傳感器檢測(cè)值X4r，計(jì)算W = X2r-X4r，如| W |≤1_，則轉(zhuǎn)到下一工步；如果| W | >1_，前調(diào)整裝置的橫溢油缸和后調(diào)整裝置的橫移油缸同步左移(W/2)mm。
[0021]S6、采集第二軸向激光位移傳感器的檢測(cè)值Y2a、第三軸向激光位移傳感器的檢測(cè)值Y4a和第一軸向激光位移傳感器的檢測(cè)值YI a，計(jì)算N = (Y2a+Y4a) /2_Y I a，如
I N I < 0.5mm，則轉(zhuǎn)到下一工步；如果I N | >0.5mm，則后調(diào)整裝置的兩個(gè)升降油缸同步上升((L2-L1)N/D)mm。
[0022]S7、檢測(cè)第一徑向激光位移傳感器采集值Xlr，計(jì)算Q = XlrjB | Q | <0.5，則轉(zhuǎn)S8，如果I Q I >0.5，則前調(diào)整裝置和后調(diào)整裝置的四個(gè)升降油缸同步上升(Q)mm。
[0023]S8、綜合檢查W、M、N、Q值，如果丨W丨≤1mm，丨M丨≤0.5mm、丨N丨≤0.5mm、
I Q I≤0.5mm均滿足，則完成自動(dòng)對(duì)中，結(jié)束流程；如有任一項(xiàng)不滿足，則返回SI，直到滿
足要求為止，循環(huán)5次仍不滿足要求，則停機(jī)報(bào)錯(cuò)。
[0024]本發(fā)明的大型筒狀結(jié)構(gòu)件自動(dòng)調(diào)姿對(duì)中控制系統(tǒng)及方法將傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)控油缸閉環(huán)控制技術(shù)應(yīng)用于大型筒狀結(jié)構(gòu)件對(duì)接過(guò)程控制，采用光、機(jī)、電、液一體化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)大型筒狀結(jié)構(gòu)件間相對(duì)位置偏差，并進(jìn)行分析解算及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)大型筒狀結(jié)構(gòu)件在四個(gè)自由度方向上的姿態(tài)快速調(diào)整及快速精確對(duì)中，有效避免了原有人工操作方式的缺陷，使產(chǎn)品的性能和技術(shù)水平上了一個(gè)新臺(tái)階，系統(tǒng)采用信息化控制系統(tǒng)、閉環(huán)位移反饋數(shù)控油缸、激光位移傳感器組合檢測(cè)等先進(jìn)技術(shù)，使產(chǎn)品技術(shù)水平和性能上了一個(gè)新臺(tái)階，尤其在使用性方面獲得了重要突破，在大型筒狀結(jié)構(gòu)件調(diào)姿對(duì)中、對(duì)接領(lǐng)域具有廣泛的推廣意義。
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的大型筒狀結(jié)構(gòu)件自動(dòng)調(diào)姿對(duì)中控制系統(tǒng)及方法作進(jìn)一步說(shuō)明。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明的大型筒狀結(jié)構(gòu)件自動(dòng)調(diào)姿對(duì)中控制系統(tǒng)組成框圖；
[0027]圖2為本發(fā)明的位姿調(diào)整裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為活動(dòng)管狀結(jié)構(gòu)件與前后位姿調(diào)整裝置支撐結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4為大型筒狀結(jié)構(gòu)件自動(dòng)對(duì)中流程示意圖；
[0030]圖5為激光位移傳感器布置位置不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]如圖1所示，本發(fā)明的大型筒狀結(jié)構(gòu)件自動(dòng)調(diào)姿對(duì)中控制系統(tǒng)包括對(duì)中控制單元A、對(duì)中檢測(cè)單元B、激光位移傳感器C、第一位姿控制單元Y、第二位姿控制單元y、前壓力繼電器D、后壓力繼電器d、前拉線位移傳感器E、后拉線位移傳感器e、前步進(jìn)電機(jī)F、后步進(jìn)電機(jī)f、前調(diào)整裝置G、后調(diào)整裝置g、活動(dòng)筒狀結(jié)構(gòu)件H、固定筒狀結(jié)構(gòu)件h ；
[0032]對(duì)中控制單元A的信號(hào)輸入端通過(guò)CAN總線與對(duì)中檢測(cè)單元B的信號(hào)輸出端相連接，對(duì)中檢測(cè)單元B的信號(hào)輸入端與激光位移傳感器C的信號(hào)輸出端相連接；
[0033]對(duì)中控制單元A的第一信號(hào)輸出端通過(guò)CAN總線與第一位姿控制單元Y的信號(hào)輸入端相連接，第一位姿控制單元Y的第一信號(hào)輸出端與前壓力繼電器D的信號(hào)輸入端相連接，第一位姿控制單元Y的第二信號(hào)輸出端與前拉線位移傳感器E的信號(hào)輸入端相連接，第一位姿控制單元Y的第三信號(hào)輸出端與前步進(jìn)電機(jī)F的信號(hào)輸入端相連接，前壓力繼電器D的信號(hào)輸出端與前調(diào)整裝置G的第一信號(hào)輸入端相連接，前拉線位移傳感器E的信號(hào)輸出端與前調(diào)整裝置G的第二信號(hào)輸入端相連接，前步進(jìn)電機(jī)F與前調(diào)整裝置G機(jī)械連接，前調(diào)整裝置G與活動(dòng)筒狀結(jié)構(gòu)件H機(jī)械連接；
[0034]對(duì)中控制單元A的第二信號(hào)輸出端通過(guò)CAN總線與第二位姿控制單元y的信號(hào)輸入端相連接，第二位姿控制單元I的第一信號(hào)輸出端與后壓力繼電器d的信號(hào)輸入端相連接，第一位姿控制單元y的第二信號(hào)輸出端與后拉線位移傳感器e的信號(hào)輸入端相連接，第一位姿控制單元y的第三信號(hào)輸出端與后步進(jìn)電機(jī)f的信號(hào)輸入端相連接，后壓力繼電器d的信號(hào)輸出端與后調(diào)整裝置g的第一信號(hào)輸入端相連接，后拉線位移傳感器e的信號(hào)輸出端與后調(diào)整裝置g的第二信號(hào)輸入端相連接，后步進(jìn)電機(jī)f與后調(diào)整裝置g機(jī)械連接，后調(diào)整裝置g與活動(dòng)筒狀結(jié)構(gòu)件H機(jī)械連接；
[0035]激光位移傳感器C用于實(shí)現(xiàn)兩大型筒狀結(jié)構(gòu)件對(duì)接部位空間偏差距離的檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果傳輸給對(duì)中檢測(cè)單元B ;對(duì)中檢測(cè)單元B用于將接收的檢測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)換為CAN總線上能夠傳輸?shù)男畔⒉⒔?jīng)CAN總線將轉(zhuǎn)換的信息上傳給對(duì)中控制單元A ;對(duì)中控制單元A用于解析計(jì)算激光位移傳感器C的檢測(cè)信息，得出其空間位姿偏差，并將大型筒狀結(jié)構(gòu)件位姿調(diào)整裝置上各數(shù)控油缸的調(diào)整數(shù)據(jù)通過(guò)CAN總線發(fā)送至第一位姿控制單元Y和第二位姿控制單元I ;第一位姿控制單元Y和第二位置控制單元I分別用于接收相應(yīng)的壓力傳感器和拉線位移傳感器的檢測(cè)信息，并且根據(jù)檢測(cè)信息實(shí)時(shí)控制相應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控油缸位移的閉環(huán)控制和過(guò)程誤差檢測(cè)；前調(diào)整裝置G、后調(diào)整裝置g分別包括三個(gè)數(shù)控油缸(其中包括兩個(gè)升降油缸、一個(gè)橫移油缸)，兩個(gè)位姿調(diào)整裝置配合用于實(shí)現(xiàn)大型筒狀結(jié)構(gòu)件的上下、左右、俯仰、橫擺四個(gè)自由度的調(diào)節(jié)；前壓力繼電器D、后壓力繼電器d用于分別檢測(cè)相應(yīng)的數(shù)控油缸的工作油路的油壓值；前拉線位移傳感器E、后拉線位移傳感器e用于分別檢測(cè)相應(yīng)數(shù)控油缸的缸桿的伸出長(zhǎng)度。
[0036]如圖2所示，前位姿調(diào)整裝置G、后位姿調(diào)整裝置d分別包括第一升降油缸1、第二升降油缸3、橫移油缸2，第一升降油缸I和第二升降油缸2實(shí)現(xiàn)大型筒狀結(jié)構(gòu)件的豎直方向上的升降的調(diào)整，橫移油缸3實(shí)現(xiàn)大型筒狀結(jié)構(gòu)件在水平方向的移動(dòng)。
[0037]如圖3所示，大型筒狀結(jié)構(gòu)件4的前后兩端分別設(shè)置有前調(diào)整裝置G、后調(diào)整裝置g，大型筒狀結(jié)構(gòu)件4的前端設(shè)置有對(duì)接框5，在前調(diào)整裝置G、后調(diào)整裝置g的配合下可以實(shí)現(xiàn)大型筒狀結(jié)構(gòu)件4的升降、橫移、俯仰、橫擺四個(gè)自由度上的調(diào)整，調(diào)整方式如下:
[0038]升降調(diào)整:調(diào)整裝置G、后調(diào)整裝置g同步升降(保證兩調(diào)整裝置的四個(gè)升降油缸同步升降動(dòng)作)；
[0039]橫移調(diào)整:調(diào)整裝置G、后調(diào)整裝置g同步橫移動(dòng)作(保證兩調(diào)整裝置的兩個(gè)橫移油缸同步橫移動(dòng)作)；
[0040]俯仰調(diào)整:前調(diào)整裝置G不動(dòng)作，單獨(dú)控制后調(diào)整裝置g升降動(dòng)作；
[0041]橫擺調(diào)整:前調(diào)整裝置G不動(dòng)作，單獨(dú)控制后調(diào)整裝置g橫移動(dòng)作。
[0042]如圖5所示，包括活動(dòng)筒狀結(jié)構(gòu)件H、固定筒狀結(jié)構(gòu)件h，固定筒狀結(jié)構(gòu)件h的圓周上分布有第一徑向檢測(cè)點(diǎn)Ir、第二徑向檢測(cè)點(diǎn)Ilr、第三徑向檢測(cè)點(diǎn)IVr，固定筒狀結(jié)構(gòu)件h的端面上分布有第一軸向檢測(cè)點(diǎn)la、第二軸向檢測(cè)點(diǎn)Ila、第三軸向檢測(cè)點(diǎn)IVa，其中第二軸向檢測(cè)點(diǎn)IIa與第三軸向檢測(cè)點(diǎn)Iva之間的水平距離時(shí)L，第一軸向檢測(cè)點(diǎn)Ia與第二軸向檢測(cè)點(diǎn)IIa之間的垂直距離為M，相應(yīng)的在活動(dòng)筒狀結(jié)構(gòu)件H上設(shè)置有第一徑向激光位移傳感器IrO、第二徑向激光位移傳感器IlrO、第三徑向位移傳感器IVrO、第一軸向激光位移傳感器IaO、第二軸向激光位移傳感器IlaO、第三軸向激光位移傳感器IVrO。
[0043]上述激光位移傳感器都是用高精度的激光位移傳感器，作為活動(dòng)筒狀結(jié)構(gòu)件H與固定筒狀結(jié)構(gòu)件h相對(duì)位置偏差的檢測(cè)元件，三個(gè)軸向位移傳感器用于檢測(cè)兩筒狀結(jié)構(gòu)件端面間的水平距離分別記為Y2a、Y4a、Yla，三個(gè)徑向傳感器用于檢測(cè)兩筒狀結(jié)構(gòu)件外壁間的徑向距離，分別記為X2a、X4a、Xla，這些距離間接反映了被測(cè)對(duì)象的軸線位置差異，通過(guò)相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作使得Y2a = Y4a = Yla, X2r = Mr, Xlr = 0時(shí)，即認(rèn)為實(shí)現(xiàn)了兩筒狀結(jié)構(gòu)件的軸線對(duì)中要求。
[0044]自動(dòng)對(duì)中控制方法是實(shí)現(xiàn)大型筒狀結(jié)構(gòu)件自動(dòng)調(diào)姿對(duì)中功能的關(guān)鍵，由于固定筒狀結(jié)構(gòu)件h與活動(dòng)筒狀結(jié)構(gòu)件H初始停放偏差具有不確定性，因此針對(duì)各種可能的工況，控制系統(tǒng)都設(shè)置了對(duì)應(yīng)的邏輯策略，使其覆蓋所有使用工況。
[0045]對(duì)中過(guò)程按照“先粗同心，再調(diào)平行，再精同心”的順序進(jìn)行。由于兩筒狀結(jié)構(gòu)件初始停放位置的偏差范圍較大，軸向位移傳感器在初始位置存在無(wú)法收到反饋信號(hào)的可能，因此應(yīng)先進(jìn)行同心調(diào)節(jié)，由于存在平行度偏差，此時(shí)的同心調(diào)節(jié)并不能真正保證同心，只能算作粗同心調(diào)節(jié)。在粗同心調(diào)整后，保證軸向位移傳感器有信號(hào)的情況下，即可進(jìn)行調(diào)平行工作。完成平行調(diào)整后再進(jìn)行同心調(diào)節(jié)，即可保證真正同心，即為精同心。由于此種傳感器安裝方式，造成軸、徑向位移傳感器檢測(cè)值之間會(huì)存在一定的耦合關(guān)系，因此一個(gè)循環(huán)可能無(wú)法滿足最終控制要求，通過(guò)多次執(zhí)行以上循環(huán)即可不斷消除傳感器之間的耦合影響，直至最終結(jié)果滿足要求即可。
[0046]基于以上原則，實(shí)現(xiàn)活動(dòng)筒狀結(jié)構(gòu)件與固定筒狀結(jié)構(gòu)件之間的上下、左右、俯仰、橫擺四個(gè)自由度調(diào)節(jié)，需要:左右粗同心、左右調(diào)平行、左右精同心、上下粗同心、上下調(diào)平行、上下精同心六個(gè)步驟才能完成一次調(diào)整循環(huán)。為了避免軸向傳感器出現(xiàn)無(wú)信號(hào)狀態(tài)，對(duì)上述6個(gè)工步進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃和調(diào)整，步驟如下:工步一，左右粗同心；工步二，上下粗同心；工步二，左右調(diào)平行；工步四，左右精同心；工步五，上下調(diào)平行；工步/K，上下精同心。
[0047]如圖4所示為大型筒狀結(jié)構(gòu)件自動(dòng)對(duì)中流程，以下詳細(xì)介紹每一個(gè)工步的控制要求，以及自動(dòng)對(duì)中的初始條件和結(jié)束條件。
[0048]初始條件:第一徑向激光位移傳感器IrO、第二徑向激光位移傳感器II rO和第三徑向激光位移傳感器IV rO均有正常采集值。
[0049]工步一:左右粗同心
[0050]采集第二徑向激光位移傳感器II rO的檢測(cè)值X2r和第三徑向激光位移傳感器IV rO檢測(cè)值X4r,計(jì)算W = X2r_X4r,如| W | ^ 1mm，貝1J轉(zhuǎn)到下一工步；如果I W I >lmm限，前調(diào)整裝置G的橫溢油缸、后調(diào)整裝置g的橫移油缸同步左移(W/2)mm。 [0051]工步二:上下粗同心
[0052]首先檢測(cè)第一徑向激光位移傳感器IrO的采集值Xlr,計(jì)算Q = Xlr。如I Q I <0.5，則檢測(cè)三個(gè)軸向激光位移傳感器是否有信號(hào)，如果有則轉(zhuǎn)下一工步，否則停
機(jī)報(bào)錯(cuò)。如果I Q I >0.5，則前后兩個(gè)調(diào)整裝置的四個(gè)升降油缸同步上升(Q)mm，然后檢測(cè)三個(gè)軸向激光位移傳感器是否有信號(hào)，如果有則轉(zhuǎn)下一工步，否則停機(jī)報(bào)錯(cuò)。
[0053]工步二:左右調(diào)平打
[0054]采集第二軸向激光位移傳感器II a0的檢測(cè)值Y2a和第三軸向激光位移傳感器1￥80的檢測(cè)值￥4&，計(jì)算11 = ￥2&-￥4&，如| M |≤0.5，則轉(zhuǎn)到下一工步；如果| M | >0.5，則后調(diào)整裝置h的橫移油缸右移((L2-L1)*M/H)mm。
[0055]工步四:左右精同心
[0056]采集第二軸向激光位移傳感器II rO的檢測(cè)值X2r和第三軸向激光位移傳感器IV rO檢測(cè)值X4r,計(jì)算W = X2r-X4r,如| W | ^ 1mm，貝1J轉(zhuǎn)到下一工步；如果I W I >lmm,前調(diào)整裝置G的橫溢油缸和后調(diào)整裝置g的橫移油缸同步左移(W/2)mm。
[0057]工步五:上下調(diào)平行
[0058]采集第二軸向激光位移傳感器II a0的檢測(cè)值Y2a、第三軸向激光位移傳感器IVaO的檢測(cè)值Y4a和第一軸向激光位移傳感器I a的檢測(cè)值Yla，計(jì)算N = (Y2a+Y4a) /2_Yla，如丨N I < 0.05mm，則轉(zhuǎn)到下一工步；如果I N | >0.05，則后調(diào)整裝置g的兩個(gè)升降油缸同步上升((L2-L1)N/D)mm。
[0059]工步六:上下精同心
[0060]檢測(cè)第一徑向激光位移傳感器IrO采集值Xlr,計(jì)算Q = Xlr。如I Q I <0.5,則轉(zhuǎn)下一工步。如果I Q I >0.5，則前調(diào)整裝置G和后調(diào)整裝置g的四個(gè)升降油缸同步上升(Q) mm。
[0061]結(jié)束條件:上述工步執(zhí)行一個(gè)循環(huán)后，綜合檢查W、M、N、Q值，如果I W I ^ Imm,
丨M I≤0.5、I N I≤0.5、I Q I≤0.5均滿足，則完成自動(dòng)對(duì)中，結(jié)束流程；如有任一項(xiàng)不滿足，則循環(huán)執(zhí)行工步一至工步六，直到滿足要求為止，循環(huán)5次仍不滿足要求，則停機(jī)報(bào)錯(cuò)。
[0062]以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種大型筒狀結(jié)構(gòu)件自動(dòng)調(diào)姿對(duì)中控制系統(tǒng)，其特征在于，包括對(duì)中控制單元(A)、對(duì)中檢測(cè)單元(B)、激光位移傳感器(C)、第一位姿控制單元(Y)、前壓力繼電器(D)、前拉線位移傳感器(E)、前步進(jìn)電機(jī)(F)、前調(diào)整裝置(G)、活動(dòng)筒狀結(jié)構(gòu)件(H)、固定筒狀結(jié)構(gòu)件(h)； 對(duì)中控制單元(A)的信號(hào)輸入端通過(guò)CAN總線與對(duì)中檢測(cè)單元(B)的信號(hào)輸出端相連接，對(duì)中檢測(cè)單元(B)的信號(hào)輸入端與激光位移傳感器(C)的信號(hào)輸出端相連接； 對(duì)中控制單元(A)的信號(hào)輸出端經(jīng)CAN總線連接到第一位姿控制單元(Y)的信號(hào)輸入端，前壓力繼電器(D)、前拉線位移傳感器(E)、前步進(jìn)電機(jī)(F)分別與第一位姿控制單元(Y)和前調(diào)整裝置(G)相連接，前調(diào)整裝置(G)與活動(dòng)筒狀結(jié)構(gòu)件(H)機(jī)械連接； 所述激光位移傳感器(C)用于實(shí)現(xiàn)兩大型筒狀結(jié)構(gòu)件對(duì)接部位空間偏差距離的檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果傳輸給對(duì)中檢測(cè)單元(B);所述對(duì)中檢測(cè)單元(B)用于將接收的檢測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)換為CAN總線上能夠傳輸?shù)男畔⒉⒔?jīng)CAN總線將轉(zhuǎn)換的信息上傳給對(duì)中控制單元(A);所述對(duì)中控制單元對(duì)激光位移傳感器(C)的檢測(cè)信息進(jìn)行解析計(jì)算，得出其空間位姿偏差，并解析出將大型筒狀結(jié)構(gòu)件位姿調(diào)整裝置上各執(zhí)行技術(shù)數(shù)控油缸的調(diào)整數(shù)據(jù)通過(guò)CAN總線發(fā)送至第一位姿控制單元(Y)和第二位姿控制單元(y);所述第一位姿控制單元(Y)用于接收相應(yīng)的壓力傳感器和拉線位移傳感器的檢測(cè)信息，并且根據(jù)檢測(cè)信息實(shí)時(shí)控制相應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控油缸位移的閉環(huán)控制和過(guò)程誤差檢測(cè)；所述前調(diào)整裝置(G)包括第一升降油缸(I)、第二升降油缸(2)、橫移油缸(3);所述前壓力繼電器(D)用于檢測(cè)相應(yīng)的數(shù)控油缸的工作油路的油壓值；前拉線位移傳感器(E)用于檢測(cè)相應(yīng)數(shù)控油缸的缸桿的伸出長(zhǎng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型筒狀結(jié)構(gòu)件自動(dòng)調(diào)姿對(duì)中控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括第二位姿控制單元(y)、后壓力繼電器(d)、后拉線位移傳感器(e)、后步進(jìn)電機(jī)(f)、后調(diào)整裝置(g)； 對(duì)中控制單元(A)的信號(hào)輸出端經(jīng)CAN總線連接到第二位姿控制單元(y)的信號(hào)輸入端，后壓力繼電器(d)、后拉線位移傳感器(e)、后步進(jìn)電機(jī)(f)分別與第二位姿控制單元(y)和后調(diào)整裝置(g)相連接，后調(diào)整裝置(g)分別與活動(dòng)筒狀結(jié)構(gòu)件(H)機(jī)械連接； 所述第二位置控制單元(y)分別接收相應(yīng)的壓力傳感器和拉線位移傳感器的檢測(cè)信息，并且根據(jù)檢測(cè)信息實(shí)時(shí)控制相應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控油缸位移的閉環(huán)控制和過(guò)程誤差檢測(cè)； 所述后調(diào)整裝置(g)分別包括第一升降油缸(I)、第二升降油缸(2)、橫移油缸(3)，與前調(diào)整裝置(G)配合實(shí)現(xiàn)大型筒狀結(jié)構(gòu)件的上下、左右、俯仰、橫擺四個(gè)自由度的調(diào)節(jié)； 后壓力繼電器(d)用于檢測(cè)相應(yīng)的數(shù)控油缸的工作油路的油壓值；后拉線位移傳感器(e)用于檢測(cè)相應(yīng)數(shù)控油缸的缸桿的伸出長(zhǎng)度。
3.利用權(quán)利要求1至2所述的大型筒狀結(jié)構(gòu)件自動(dòng)調(diào)姿對(duì)中控制系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)姿對(duì)中方法包括如下步驟: S1、判斷第一徑向激光位移傳感器(IrO)、第二徑向激光位移傳感器(II r0)和第三徑向激光位移傳感器(IV r0)是否有正常采集值: 如果有正常采集值則進(jìn)入S2 ； 如果有人以一個(gè)激光位移傳感器沒(méi)有正常采集值，則繼續(xù)SI進(jìn)行判斷。.52、采集第二徑向激光位移傳感器(IIrO)的檢測(cè)值X2r和第三徑向激光位移傳感器(IVrO)檢測(cè)值X4r,計(jì)算W = X2r-X4r,如| W | < lmm,則轉(zhuǎn)到下一工步；如果| W | >lmm,前調(diào)整裝置(G)的橫溢油缸、后調(diào)整裝置(g)的橫移油缸同步左移(W/2)mm。 .53、首先檢測(cè)第一徑向激光位移傳感器(IrO)的采集值Xlr,計(jì)算Q= Xlr。如I Q I < 0.5_，則檢測(cè)三個(gè)軸向激光位移傳感器是否有信號(hào)，如果有則轉(zhuǎn)下一工步，否則停機(jī)報(bào)錯(cuò)。如果I Q I >0.5mm，則前后兩個(gè)調(diào)整裝置的四個(gè)升降油缸同步上升(Q)mm，然后檢測(cè)三個(gè)軸向激光位移傳感器是否有信號(hào)，如果有則轉(zhuǎn)下一工步，否則停機(jī)報(bào)錯(cuò)。 . 54、采集第二軸向激光位移傳感器(IIa0)的檢測(cè)值Y2a和第三軸向激光位移傳感器(IV a0)的檢測(cè)值Y4a,計(jì)算M = Y2a-Y4a,如| M | < 0.5mm,則轉(zhuǎn)到下一工步；如果I M I >0.5mm，則后調(diào)整裝置(h)的橫移油缸右移((L2-L1) *M/H)mm。 .55、采集第二軸向激光位移傳感器(IIrO)的檢測(cè)值X2r和第三軸向激光位移傳感器(IVrO)檢測(cè)值X4r,計(jì)算W = X2r-X4r,如| W | < lmm,則轉(zhuǎn)到下一工步；如果| W | >lmm,前調(diào)整裝置(G)的橫溢油缸和后調(diào)整裝置(g)的橫移油缸同步左移(W/2)mm。 .56、采集第二軸向激光位移傳感器(IIa0)的檢測(cè)值Y2a、第三軸向激光位移傳感器(IVaO)的檢測(cè)值Y4a和第一軸向激光位移傳感器(I a)的檢測(cè)值Yla，計(jì)算N =(Y2a+Y4a)/2-Yla，如| N |≤0.5mm，則轉(zhuǎn)到下一工步；如果| N | >0.5mm，則后調(diào)整裝置(g)的兩個(gè)升降油缸同步上升((L2-L1)N/D)mm。 . 57、檢測(cè)第一徑向激光位移傳感器(IrO)采集值Xlr，計(jì)算Q= Xlr，如| Q | ^0.5,則轉(zhuǎn)S8，如果I Q I >0 .5，則前調(diào)整裝置(G)和后調(diào)整裝置(g)的四個(gè)升降油缸同步上升(Q) mm。.58、綜合檢查W、M、N、Q值，如果丨W丨≤1mm，丨M丨≤0.5mm、丨N丨≤0.5mm、I Q I≤0.5mm均滿足，則完成自動(dòng)對(duì)中，結(jié)束流程；如有任一項(xiàng)不滿足，則返回SI，直到滿足要求為止，循環(huán)5次仍不滿足要求，則停機(jī)報(bào)錯(cuò)。
【文檔編號(hào)】G05B19/401GK104035377SQ201410222292
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】郝欣偉, 劉懿敏, 安晨亮, 楊學(xué)軍, 劉澍, 顧銀芳, 鄭國(guó)梁, 顧長(zhǎng)明, 王真真, 蘇娟, 李志超 申請(qǐng)人:北京航天發(fā)射技術(shù)研究所, 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院