CAIEC實錄 | 巴曉甫: 數(shù)字化隨位重組調(diào)姿定位技術(shù)與應用

2022-09-22

調(diào)姿定位系統(tǒng)在軍、民用市場的需求量至少共在3萬套以上，市場估值共約900億。

各位領(lǐng)導、各位嘉賓，大家好！我是中航西飛公司的巴曉甫。今天交流的項目是《數(shù)字化隨位重組調(diào)姿定位技術(shù)與應用》，下面我將從五個方面進行介紹：

技術(shù)背景
飛機具有尺寸大、零件數(shù)量多、制造精度高等特點，因此飛機制造一般都采用分段裝配技術(shù)。在分段裝配過程中，需要對各個部件進行精確的調(diào)姿和定位。調(diào)姿定位的精度和效率直接決定飛機裝配的精度和效率，因此調(diào)姿定位技術(shù)是飛機裝配中最重要的技術(shù)之一。調(diào)姿定位裝備由四個部分組成，分別是三坐標定位器、測量設(shè)備、工業(yè)控制器和工業(yè)軟件，基本原理是通過多臺三坐標定位器的并聯(lián)，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)件空間六自由度的精確調(diào)整。

行業(yè)痛點
結(jié)構(gòu)層：單臺三坐標定位器的三個運動模塊要求精確串聯(lián)，多臺三坐標定位器要求精確并聯(lián)?；谶@種串并聯(lián)方法，三坐標定位器的制造周期長，成本高，使用時的重組效率低，缺乏柔性。
控制層：多軸聯(lián)動控制采用限位串行算法，系統(tǒng)的響應周期長，存在累積誤差。另外，采用電纜和光纜進行數(shù)據(jù)交互，接頭不能經(jīng)常插拔，使得系統(tǒng)的重組效能降低。
操作層：調(diào)姿定位裝備僅支持數(shù)字化測控，需要配套數(shù)字化測量設(shè)備，這對用戶提出了較高的要求——投資大、專業(yè)性強，使得用戶范圍非常受限。

核心技術(shù)
針對上述三個方面的難題，中航西飛經(jīng)過近十年的持續(xù)攻關(guān)，現(xiàn)已完全解決了上述問題，掌握了一系列完整的核心技術(shù)。結(jié)構(gòu)層：中航西飛發(fā)明了三坐標定位器的隨位串并聯(lián)技術(shù)，單臺三坐標定位器的三個運動模塊可以隨位串聯(lián)，多臺三坐標定位器可以隨位并聯(lián)，結(jié)果是將三坐標定位器的制造周期縮短了近1/3，成本降低了近1/4；使用時由 AGV 車背負三坐標定位器到工作位置，使得調(diào)姿定位裝備具備了快捷重組性能?？刂茖樱航⒘朔植际诫S位多軸并行聯(lián)動算法，消除了跟隨誤差，將裝備精度從 0.1 毫米提高到了 0.05 毫米；另外我們正在開發(fā)基于 5G 和 WiFi 6 的工業(yè)級無線數(shù)據(jù)交互方法，將實現(xiàn)系統(tǒng)重組時通訊系統(tǒng)的快速切換，重組效率將顯著提高。操作層：發(fā)明了人機協(xié)作調(diào)姿定位方法，實現(xiàn)了基于人眼觀察的手持遙控調(diào)姿；擴大了調(diào)姿定位裝備的應用場景，從僅限于廠房內(nèi)應用擴展到了廠房外應用。
我們項目核心團隊由中航西飛公司總工程師趙安安研究員親自指導，全部成員均來自中航西飛公司技術(shù)裝備設(shè)計所，該所擁有博士3人、研究員9人，人才濟濟，成果豐碩，擁有數(shù)百件發(fā)明專利，編制了10余項行業(yè)以上標準，曾多次獲得省部級以上大獎，是我國飛機工藝裝備設(shè)計方面的龍頭單位。其中我本人是本項目的負責人，同時具體負責工業(yè)算法研究和裝備的總體集成，佀勝武高工負責軟件設(shè)計，王永宏高工負責控制設(shè)計，楊寶華高工負責機械設(shè)計。
本項目技術(shù)與國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)相比，我們的技術(shù)具有更高的系統(tǒng)精度、更廣的適用性、更短的項目周期、更低的項目成本。本項目已累積授權(quán)發(fā)明專利13件，其中一件獲得中國專利優(yōu)秀獎，受理發(fā)明專利8件，全套技術(shù)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。我們依托項目發(fā)布了兩項企業(yè)標準，發(fā)表了8篇科技論文，累積獲得了5項大獎，獲得了同行專家的高度認可。

成果轉(zhuǎn)化
項目于2012年立項，到目前為止已經(jīng)開發(fā)出了四代裝備，正在向第五代攻關(guān)。第一代裝備是我們的技術(shù)起點，我們所研制的樣機與國內(nèi)外同行相比，處在同一起跑線上。到第二代裝備，我們突破了整體移動及其重組技術(shù)，并將該技術(shù)應用于某民機飛機某試驗部段的調(diào)姿對接。到第三代裝備，突破了隨位串并聯(lián)技術(shù)，并將該技術(shù)應用于某型機組件的調(diào)姿裝備。到第四代裝備，突破了人機協(xié)作調(diào)姿定位技術(shù)，并將該技術(shù)應用于某船舶行業(yè)的大部件對中。
當前我們正著力突破無線數(shù)據(jù)交互技術(shù)與調(diào)姿定位技術(shù)的集成，突破系統(tǒng)的無線化，以實現(xiàn)系統(tǒng)的超快捷重組。在技術(shù)發(fā)展過程中，數(shù)字化隨位重組調(diào)姿定位技術(shù)也已經(jīng)走出了商業(yè)化開拓的第一步，成功的進入到了船舶制造行業(yè)中。

市場分析
經(jīng)過市場調(diào)研和走訪客戶，我們發(fā)現(xiàn)大部分結(jié)構(gòu)件的調(diào)裝和對接都可以運用本技術(shù)，比如國之重器如飛機、火箭、船舶、高鐵等，民生項目如鋼結(jié)構(gòu)、鐵塔、壓力容器、橋梁等都是本項目的應用場景。在軍用市場方面，調(diào)姿定位裝備的需求量至少在1萬套以上，市場估值約300億。在民用市場方面，需求量至少在2萬套以上，市場估值約600億。
我們愿意針對客戶的具體需求，基于本項目所取得的科技成果和工程經(jīng)驗，為客戶在調(diào)姿定位和裝配安裝領(lǐng)域提供卓越的技術(shù)服務，包括但不限于以下合同形式，交鑰匙產(chǎn)品、工程設(shè)計、工業(yè)軟件、設(shè)備調(diào)試、等等。
以上是本科技成果的全部內(nèi)容，感謝大家的聆聽，歡迎批評指正，謝謝！

本文根據(jù)嘉賓在【第二屆中國航空投資峰會】上的發(fā)言整理、刪減。（查看更多完整視頻請掃描二維碼）