數(shù)字化測量技術(shù)及系統(tǒng)在飛機裝配中的應(yīng)用

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1、飛機數(shù)字化檢測技術(shù)∞眥№PEcT俐TEcHN。。oGYF。刪RcRA阿數(shù)字化測量技術(shù)及系統(tǒng)在飛機裝配中的應(yīng)用ApplicationofDigitalMeasuringSysteminAircraftAssembly學(xué)院鄒愛麗王亮李東升張俐公司郭洪杰裝配過程中以及裝配完成后的測量檢驗非常重要。在傳統(tǒng)的飛機制造中，主要采用基于模擬量傳遞的互換協(xié)調(diào)體系，測量和檢驗主要是利用樣板、標(biāo)準(zhǔn)樣件等工具來實現(xiàn)【l】。傳統(tǒng)的測鼉檢驗方法在早期的飛機制造中發(fā)揮了重要作用，但現(xiàn)代飛機高可靠性、長壽命(新一代軍機要求飛行6

2、000S以上，大型客機飛行60000—80000s)的需求，對飛機的裝配精度、裝配質(zhì)量提出了更高的要求，傳統(tǒng)的檢測方法在準(zhǔn)確度和效率上已無法滿足現(xiàn)代飛機裝配測量的需求。隨著數(shù)字化技術(shù)在飛機制造中的應(yīng)用，先進的數(shù)字化測量技術(shù)及系統(tǒng)開始應(yīng)用于飛機制造裝配中，并取得了很好的效果。數(shù)字化測量技術(shù)已成為現(xiàn)代飛機數(shù)字化裝配技術(shù)的重要組成部分，是實現(xiàn)現(xiàn)代飛機制造全數(shù)字量傳遞的重要保證之一。國外先進的飛機制造公司通過應(yīng)用數(shù)字化測量技術(shù)，大幅度提高了測量準(zhǔn)確度和測量效率，進而提高了飛機的裝配精度和裝配質(zhì)量。國內(nèi)對數(shù)字

3、化測量技術(shù)及系統(tǒng)的應(yīng)用還處于初級階段，缺乏對各種數(shù)字化測量技術(shù)及系統(tǒng)的應(yīng)用和深入研究。因此，了解各種數(shù)字化測量技術(shù)及系統(tǒng)的原理及功能，掌握其特點，對促進國內(nèi)數(shù)字化測量技術(shù)在飛機裝配過程中的深入應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。1數(shù)字化測量技術(shù)的特點和優(yōu)勢數(shù)字化測量檢測技術(shù)是指利用數(shù)字化的測量設(shè)備(如激光跟蹤儀、iGPS、測量照相儀、雷達掃描儀、電子經(jīng)緯儀等)，根據(jù)飛機產(chǎn)品的數(shù)字化模型定義，在計算機的控制下完成飛機裝配中關(guān)鍵特征的自動、快速、精密的測量并對其數(shù)據(jù)進行處理的整個過程中所涉及的所有相關(guān)技術(shù)的總稱。表

4、l為當(dāng)前飛機裝配中應(yīng)用的各種數(shù)字化測量設(shè)備。數(shù)字化測量技術(shù)的作用和優(yōu)勢包括[21：(1)具備可進行大型測量工件的能力。對當(dāng)今飛機尺寸不斷變化的情況更具價值。(2)與傳統(tǒng)的測量手段相比，數(shù)字化測量系統(tǒng)雖然復(fù)雜、昂貴，但其應(yīng)用范圍廣、使用周期長，因此，從整個表1飛機裝配中常用的數(shù)字化測量設(shè)備It名稱特點●體gJ,d'，町電臺J：作；激光穩(wěn)定；精度激光跟蹤儀可達5ppm人量接收器和發(fā)射器；適于大空間工作室內(nèi)GPS區(qū)域；精度最高達0．2mm可變換地點和角度；依賴分析軟件；多測量照相儀臺設(shè)備全站儀受溫度和氣壓

5、影響大；精度最高5mm兩臺以上配合使用；精度取決于標(biāo)尺；電子經(jīng)緯儀精度隨條件變化周期成本計算，反而會節(jié)約成本。(3)能夠簡化工裝，使之更具通用性和柔性。(4)能完成更加復(fù)雜的形位測量任務(wù)。數(shù)字化測量系統(tǒng)具備的動態(tài)實時測量能力可以完成多目標(biāo)點位置數(shù)據(jù)的同時反饋和控制。(5)能夠進行離線測量標(biāo)定，或者通過網(wǎng)絡(luò)進行異地并行工作。(6)數(shù)字化測量系統(tǒng)可以與機電控制系統(tǒng)、機械隨動裝置等組成一套完整的數(shù)字化裝配體系，根據(jù)測量分析結(jié)論通過計算機發(fā)出運動的指令，從而容易實現(xiàn)對機電結(jié)構(gòu)運動的控制。2飛機裝配中應(yīng)用的典

6、型數(shù)字化測量系統(tǒng)當(dāng)前存在的數(shù)字化測量系統(tǒng)種類很多，在飛機裝配中應(yīng)用較為廣泛的主要有以下四種：激光跟蹤測量系統(tǒng)、i維激光掃描測量系統(tǒng)、數(shù)字照相測量系統(tǒng)以及iGPS系統(tǒng)。2．1激光跟蹤儀測量系統(tǒng)激光跟蹤儀測量系統(tǒng)一般由激光跟蹤頭(內(nèi)部有一套激光干涉儀、兩套角度編碼器、電機以及光電接收器件等)、控制器、用戶計算機、反射器及測量附件等組成13】。2．1．1測量原理激光跟蹤儀是基于球坐標(biāo)系的窄間坐標(biāo)測量機，可實現(xiàn)目標(biāo)的靜態(tài)坐標(biāo)測量和動態(tài)軌跡跟蹤。激光跟蹤儀測量原理如圖1所示，即通過測量一個長度和兩個角度(一個

7、方位角、一個高度角)來確定被測點的i維坐標(biāo)141：設(shè)跟蹤器的旋轉(zhuǎn)中心和被測靶鏡的中心分別為D點和P點。兩個角度編碼器可分別測量出尸點的水平方位角口和垂直方位角∥，激光干涉儀可測得D點到P點的距離D，那么P點坐標(biāo)Ⅸ，】，，z)可由下列公式計算得出：fX=Dsinacosfl{y=Dcosacosfl。(1)【Z=Dsinfl2．1．2測量特點激光跟蹤測量系統(tǒng)是工業(yè)測量系統(tǒng)中一種高精度大尺寸的測量儀器，具有高精度、高效率、實時跟蹤測量、安裝快捷、操作簡便等特點，適合于大尺寸工件裝配測量。但激光跟蹤儀受溫

8、度及氣壓影響較大，且測距為相對測距，在跟蹤過程中要保持激光束不能丟失，另外測距需要合作目標(biāo)(反射器)配合，是一種接觸式的測量系統(tǒng)。圖1激光跟蹤儀測量原理圖Fig．1Diagramoflasertrackermeasurement2．1．3在飛機裝配中的應(yīng)用激光跟蹤儀測量系統(tǒng)是當(dāng)前飛機制造過程中應(yīng)用最為廣泛的一種數(shù)字化測量系統(tǒng)。在飛機的外形測量、飛機裝配過程中的零部件定位；對接過程中的T裝調(diào)整等方面均已得到應(yīng)用。在波音公司的X32裝配過程中，利用4臺Zeiss激光跟蹤儀