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自动装配技术的应用与发展

一、太阳能组件自动化装配技术现状及发展
1.太阳能组件简介
太阳能电池组件是指具有外部封装及内部连接、能单独提供直流电输出的不可分割的太阳能电池组合装置，即多个单体太阳能电池互联封装后成为组件。
2.组件自动化装配工艺流程
组件装配工艺也称为组件封装工艺，太阳能电池组件的生产是一个复杂的过程，如果没有自动化设备的保障，只能采用人海战术，使用大量的人工来完成整个生产过程。
3.国外组件自动化装配技术现状
国外组件自动化装配技术及装备发展迅猛，已经能实现整个组件生产的全线自动化程度较高的自动串焊机、自动敷设机和自动装框机等，均采用了机器人视觉技术，利用机器人技术与图像识别技术，完成组件及其零件的精确定位、抓取和装配工作。例如自动串焊机，自动串联焊接设备是一套将铜基层焊带焊接到电池片的正负极主栅线上，最终形成太阳能电池串的自动化设备。该类设备的技术重点在于电池片的精确定位、串联排序和串联焊接，其重点指标是生产效率和破片率，国外这类设备集成了多种先进技术，最高能够达到1200片/h的生产效率，破片率也达到3%以下。综合分析来看，国外自动串焊机的生产流程基本一致。
西班牙的GOROSABEL公司开发的SL-200型自动串焊设备，在电池片精确定位方面采用的是6自由度机器人和高精度图像检测系统，串联焊接则采用红外线焊接技术。
美国的KOMAX公司开发的XCELL X2型自动串焊设备，在电池片精确定位方面则采用的是4自由度智能机器人和高精度图像检测系统，串联焊接则采用的是电磁焊接技术，该项技术为该公司的专利技术 。
在电池片精确定位方面，还有其它公司采用XYR直线运动滑台+图像检测技术来实现。而串联焊接技术方面还可以采用热风焊接技术等。这些都是国外目前在自动串联焊接设备上成功应用的先进技术。
4.组件自动化装配技术发展
从国外先进组件装配生产设备可以看出，自动串焊、自动敷设以及自动装框均可采用机器人技术和图像识别技术，而各生产工序间的物流转换则是实现全线自动化生产的关键。由此可见，机器人、图像识别和自动物流等先进技术的大量应用是组件自动化装配技术及设备的发展趋势。
5.结论
只有通过借鉴国外的先进技术及装备，认清差距，在较短的时间内研发出具有自主知识产权的组件自动化装配装备，打破该领域装备的国外垄断局面，才能真正使我国的光伏产业走上“自主品牌”的道路。

二、大型飞机自动化装配技术的应用与发展
1.飞机自动化装配关键技术
经过近20年的研究和发展，欧美等发达国家在飞机自动化装配技术方面已日趋成熟。飞机自动化装配技术涉及数控柔性定位技术、数控制孔技术、数字化测量技术和计算机软件等众多先进技术和装备，是机械、电子、控制、计算机等多学科交叉融合的高新技术。飞机装配与数字化、信息技术相结合，将传统模拟量传递模式转变为数字量传递模式，实现飞机装配数字化、柔性化、模块化、自动化和信息化，从而成为飞机数字化装配技术领域的中间力量。
飞机总装配主要工作范围有机身段的对接、机翼与机身的对接、水平和垂直尾翼与机身的对接、起落架的安装、发动机的安装及系统安装等。飞机总装配过程中使用的主要工艺装备有柔性定位器、激光跟踪仪（或iGPS）、自动钻孔设备、车间内地面运输车、空中吊装运输系统等设备以及集成控制系统。
2.国内自动化装配技术在组件、部件、总装中应用现状
国内目前在新型号飞机牵引下对飞机总装配的自动化装配技术，如大部件对接、全机检测技术等关键技术进行了攻关，应用了柔性定位器、激光跟踪仪、自动钻孔设备、车间内地面运输车、空中吊装运输系统等设备。
通过对国内外自动化装配技术应用现状对比和分析，我国飞机自动化装配技术的应用面已经从组件装配拓宽到复杂的部件装配以及大部件对接过程中，并对飞机自动化总装配中分关键技术进行了攻关，但亟待在自动化总装配生产线方面实现整体突破，打造一个完整的飞机自动化装配线。

3.大飞机总装配自动化发展方向
大型飞机的总装配无论从管理还是从技术角度看都是一个极其复杂的难题[1]，从飞机制造的全局考虑，按照目前飞机总装生产线的发展趋势，不管是移动生产线还是脉动生产线，都是从生产布局和生产模式方面的改变，主要用于提升飞机总装生产效率，缩短飞机总装生产周期。因此，如何提高飞机总装生产过程的协调性，提升装配质量，达到高精度、智能化，从而使生产过程更加稳定流畅，成为自动化总装配生产线技术改进与提升的难点。
根据国内外大型飞机先进的自动化装配技术发展与应用情况，未来大飞机自动化总装生产线应从飞机总装协调技术、数字化装配和测量技术、工艺装备和自动化技术等方面进行重点分析与研究，并逐步深入推广与发展应用。
（1）总装自动化对接平台
飞机总装对接是飞机制造中的一个关键环节，前期的零件制造、部件装配都是为这个阶段做积累[2]。飞机总装配主要工作范围有机身段对接、机翼与机身对接、水平和垂直尾翼与机身的对接、起落架的安装、发动机的安装等（图2和3）[3]。总装使用的主要工艺装备有柔性定位器、激光跟踪仪（或iGPS）、自动钻孔设备、车间内地面运输车、空中吊装运输系统等设备以及整体控制系统。
  而波音公司使用的自动定位与校准系统主要包括机械传动装置、离散点扫描系统、激光雷达探测表面力分布系统、集成分析控制系统，并为离散点扫描技术和激光探测表面力分布技术用于飞机总装申请了专利。
（2）飞机的移动系统
采用飞机总装移动生产线技术可实现飞机产品的低成本、高质量和快速响应制造，这对我国新一代大中型飞机的研制和批生产有着重要意义[4]。飞机的移动系统包括飞机整机移动（正常站位移动、正常应急站位转换）、部件移动技术，主要包括气垫运输技术、AGV小车运输技术、激光跟踪仪测量定位技术。
波音公司采用的移动装配生产线技术将飞机放在由传送链移动的轮车生产线上，使飞机沿生产线移动装配。通过射频信号实时传送来实现对飞机移动装配生产线的远程控制，并监控飞机移动的情况。
大中型飞机的设计空机重量都在40t以上，其中仅机身重量也都超过20t。对如此庞然大物的移动问题，考虑安全性，仅靠一般的牵引是很难完成的。大飞机的生产线按脉动式的生产模式进行，因此对飞机在各站位（正常、应急）的移动就是必须考虑的问题，并且要兼顾移动的安全性、灵活性和方便性，结合大部件平台建设与激光测量系统，构建数字化部件移动机身研究就显得很关键。
因此，需采用AGV小车和气垫悬浮移动等技术进行全机和大部件的运输。AGV小车行程无限制，可自动定位和转向,采用气垫悬浮移动技术，车上安装柔性装配托架（以适应不同的部件外形），使用激光跟踪仪测量定位系统进行移动定位导引，这样可用于整机的运输和大部件的运输。
将机身各段、机翼等专用承托工装与标准模块承载系统组合形成部件托架，在飞机装配站位工作时，利用部件移动技术，实现飞机或部件的平稳移动和飞机在装配站位工装的快速、安全摆放到位和飞机移动时整体工装的简捷撤离。
在航空航天领域，大量采用气垫运输技术与先进的测量定位技术（iGPS），结合数控技术，实现大型部件的运输和装配，大幅度提高装配的工作效率和装配质量。
4.总结
随着科技水平的不断提升，以及新型技术的成熟并广泛应用，大型飞机自动化装配技术在组件、部件、总装中已发挥了极其重要的作用，经济和社会效益非常显著，尤其是飞机总装配阶段先进技术的应用。目前，我国已通过厂、所、高校等多家合作，在部分型号飞机的组件、部件装配中实现了自动化装配，并取得了较大进展。

参考文献
[1]范玉青.大型飞机总装配总的若干问题.航空制造技术，2012(1):78-80.
[2]王建华.飞机总装对接技术.航空制造技术，2012(2): 32-35.
[3]蒋倩，侯志霞，梁雪梅，等.大型飞机大部件数字化对接计算机仿真技术.航空制造技术，2013(22): 87-89.