飛機(jī)數(shù)字化柔性裝配中的數(shù)字測(cè)量技術(shù).pdf

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1、管論壇嘲uM飛機(jī)數(shù)字化柔性裝配中的數(shù)字測(cè)量技術(shù)DigitalMeasurementofAircraftDigitalFlexibleAssembly北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院梅中義朱三山楊鵬梅中義北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院副教授．博士．畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)航空宇航制造工程專業(yè)，主要從事飛機(jī)數(shù)宇化裝配與測(cè)量技術(shù)．飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)等方面的研究與開發(fā)工作。飛機(jī)裝配是一項(xiàng)技術(shù)難度大、涉及學(xué)科領(lǐng)域多的綜合性集成技術(shù)，在很大程度上決定了飛機(jī)的最終質(zhì)量、制造成本和周期，是整個(gè)飛機(jī)制造過程的關(guān)鍵和

2、核心技術(shù)?，飛機(jī)裝配勞動(dòng)量占整個(gè)飛機(jī)制造勞動(dòng)量的50％以上。飛機(jī)裝配過程就是將大量的44航空制造技術(shù)·2011年第17期采用基于數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的飛機(jī)數(shù)字化裝配測(cè)量系統(tǒng)不僅可以大幅度提升現(xiàn)代飛機(jī)數(shù)字化裝配的質(zhì)量和效率，而且更能適應(yīng)上層的飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)。從而打通從設(shè)計(jì)、制造到裝配的數(shù)字化、一體化流程，改變傳統(tǒng)的模擬量傳遞模式。同時(shí)，它將帶動(dòng)我國飛機(jī)生產(chǎn)模式的深刻變革，有利于實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的先進(jìn)數(shù)字化柔性裝配，增強(qiáng)我國航空制造業(yè)國際競(jìng)爭(zhēng)力，必將為我國新一代飛機(jī)制造技術(shù)趕超國際先進(jìn)水平做好重要的鋪墊。飛機(jī)零件按圖紙、技術(shù)要求

3、等進(jìn)行組合、連接的過程，大致可分為零件、組合件、段件間的部裝以及各部件間的總裝。近年來，飛機(jī)生產(chǎn)制造行業(yè)對(duì)飛機(jī)裝配技術(shù)提出了高質(zhì)量、高速度、低成本并能適應(yīng)多品種產(chǎn)品的生產(chǎn)要求。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，國內(nèi)外航空企業(yè)和研究單位開始投人大量人力物力研究飛機(jī)柔性裝配技術(shù)。先進(jìn)國家的航空企業(yè)已經(jīng)開發(fā)并應(yīng)用了飛機(jī)柔性裝配技術(shù)于多種飛機(jī)的研制生產(chǎn)中，并取得了顯著成效。數(shù)字化柔性裝配技術(shù)飛機(jī)柔性裝配是指一套裝配工裝f裝配型架)能夠完成2個(gè)或2個(gè)以上產(chǎn)品裝配作用的制造技術(shù)，它以數(shù)字化和自動(dòng)化為依托，能更好更快地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的裝配任務(wù)，提

4、高產(chǎn)品裝配的質(zhì)量，縮短產(chǎn)品工裝的設(shè)計(jì)和制造周期[2]。計(jì)算機(jī)技術(shù)和各種新的裝配工藝技術(shù)的飛躍發(fā)展使得飛機(jī)數(shù)字化柔性裝配的實(shí)現(xiàn)具備了必要的技術(shù)基礎(chǔ)。飛機(jī)數(shù)字化柔性裝配技術(shù)是建立在計(jì)算機(jī)數(shù)字信息處理平臺(tái)上，融合飛機(jī)的全數(shù)字量協(xié)調(diào)體系下，應(yīng)用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)，采用各種的數(shù)控裝配工具，進(jìn)行數(shù)控制孑L、鉚接，完成部件的連接。能適應(yīng)飛機(jī)部件品種規(guī)格、批量、裝配工藝、DigitalAssembIy"rechno岫yforLar9e時(shí)c。R大飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)場(chǎng)地和時(shí)間的變化要求[3】。在有限的場(chǎng)地內(nèi)快速完成裝配任

5、務(wù)，大大減少了裝配工裝的使用，簡化了型架。數(shù)字化裝配技術(shù)廣泛采用數(shù)字量傳遞信息，是一項(xiàng)龐大、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要集成多種先進(jìn)的技術(shù)成果。其關(guān)鍵技術(shù)包括飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)及制造技術(shù)、裝配工裝定位柔性化技術(shù)、數(shù)字測(cè)量技術(shù)、CAD／CAM／CAE技術(shù)、多軸系統(tǒng)控制技術(shù)、自動(dòng)鉆孔技術(shù)、自動(dòng)鉚接技術(shù)等。數(shù)字測(cè)量技術(shù)基于數(shù)字量協(xié)調(diào)的數(shù)字化柔性裝配技術(shù)離不開數(shù)字化的測(cè)量技術(shù)。數(shù)字測(cè)量技術(shù)為實(shí)現(xiàn)數(shù)字化精確裝配提供了基礎(chǔ)保障。數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)(DMS)工作的主要核心硬件是計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量設(shè)備，它們?cè)陲w機(jī)裝配線中主要用來測(cè)量和定位各種工藝裝

6、備，或直接用來定位被裝配產(chǎn)品，是飛機(jī)數(shù)字化裝配系表1各種數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)對(duì)比統(tǒng)的重要組成部分。通過近20年的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的型架裝配正逐漸被國外先進(jìn)的飛機(jī)制造公司淘汰，數(shù)字化柔性裝配逐漸成為飛機(jī)裝配的主流。在飛機(jī)數(shù)字化柔性裝配中運(yùn)用較為廣泛的先進(jìn)數(shù)字化測(cè)量儀器主要有電子經(jīng)緯儀、電子全站儀、數(shù)字照相測(cè)量系統(tǒng)、室內(nèi)GPS測(cè)量系統(tǒng)、激光跟蹤儀。圖1列舉了各測(cè)量系統(tǒng)。表1對(duì)各種測(cè)量系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)及優(yōu)缺2臺(tái)或2臺(tái)以上，需要基準(zhǔn)尺定標(biāo)。20m內(nèi)：角度精度0．5’；測(cè)量轉(zhuǎn)站時(shí)需要重新定標(biāo)；在中、短距離內(nèi)具有極電子經(jīng)緯儀需要操作人

7、員人眼瞄準(zhǔn)精確度&05mm高的測(cè)量精度；測(cè)距通過測(cè)角計(jì)算得到可單臺(tái)工作；開機(jī)后輸入溫度和氣測(cè)程0．9～1800m；測(cè)量精度：不能完全代替水準(zhǔn)儀；對(duì)點(diǎn)時(shí)穩(wěn)定性和安全性電子全站儀壓，儀器自動(dòng)校正距離±f3+2x10“1mm．更好；對(duì)于高精度測(cè)距能力不足可單臺(tái)工作；開機(jī)30rain預(yù)熱；一絕對(duì)精度：非運(yùn)動(dòng)目標(biāo)高精度的大尺寸測(cè)量；自動(dòng)跟蹤，實(shí)時(shí)測(cè)量，攜激光跟蹤儀次性初始校準(zhǔn)，轉(zhuǎn)站無需定標(biāo)5×10-6；運(yùn)動(dòng)目標(biāo)10×lO。。帶方便；需手持靶球，對(duì)工人技能要求較高測(cè)量前需要定標(biāo)，貼片；多角度多2000x3000像素；精度小

8、于攜帶方便，環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)；多點(diǎn)跟蹤；轉(zhuǎn)站容數(shù)字照相測(cè)量次照相0．05ram易；技術(shù)要求高、價(jià)格高，對(duì)目標(biāo)光源有一定要求合理布置被測(cè)目標(biāo)周圍空間的脈超大尺寸測(cè)量，無需轉(zhuǎn)站；支持多用戶。不受溫室內(nèi)GPS測(cè)量最高精度可達(dá)0．2ram沖發(fā)射器(數(shù)量I位置)度影響；測(cè)量精度不高圖2利用DPS裝配F一18的部件點(diǎn)做了比較。以上5種測(cè)量系統(tǒng)中，電子經(jīng)緯儀使用比較麻煩，測(cè)量范圍有限；電子全站儀測(cè)量精度