機(jī)身部件柔性裝配數(shù)字化測量技術(shù)應(yīng)用

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1、D191ia№。。。eI，k。帥岫，沁，LargeM。m大飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)機(jī)身部件柔性裝配數(shù)字化測量技術(shù)應(yīng)用水ApplicationofDigitalMeasurementTechnologyinAircraftFuselageFlexibleAssembly北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動化學(xué)院汪西張俐王亮李東升汪西北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動化學(xué)院飛行器制造工程系碩士研究生。研究方向?yàn)轱w機(jī)柔性裝配和數(shù)字化測量技術(shù)應(yīng)用。目前參與的課題有：由北京航空航天大學(xué)、北京航空制造研究所(625所)和沈陽飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)公司合作的國防

2、基礎(chǔ)科研重點(diǎn)項(xiàng)目一一《飛機(jī)大部件自動化裝配技術(shù)》；北京航空航天大學(xué)和沈陽飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)公司合作的平垂尾大部件對接項(xiàng)目；北京航空航天大學(xué)和上海飛機(jī)制造有限公司合作的基于MBD環(huán)境下的民機(jī)對接工藝裝備研究。+國防基礎(chǔ)科研項(xiàng)目(A0520110016)、國際科技合作項(xiàng)目(2010DFB73280)、國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2011BAFl3811))資助。飛機(jī)部件級裝配由于大多零組件外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配工作量大，采用傳統(tǒng)的剛性工裝裝配，成本高、效率低。精度也不高。因此，飛機(jī)部件的數(shù)字化柔性裝配技術(shù)亟需深入的應(yīng)用研究。本文主要針對機(jī)身部

3、件數(shù)字化柔性裝配中的數(shù)字化測量技術(shù)展開應(yīng)用研究，為提高飛機(jī)裝配精度，保證裝配質(zhì)量提供基礎(chǔ)技術(shù)支持。隨著航空制造技術(shù)的不斷發(fā)展，我國現(xiàn)代飛機(jī)的裝配工藝正由傳統(tǒng)的模線模板、剛性工裝等模擬量傳遞協(xié)調(diào)的方法向柔性裝配的數(shù)字量傳遞的方法轉(zhuǎn)變。數(shù)字化、自動化和信息化已經(jīng)成為飛機(jī)裝配的主流趨勢。在“十一五”期間，各大主機(jī)廠、航空院校和研究所充分發(fā)揮產(chǎn)學(xué)研模式的優(yōu)勢，對數(shù)字化柔性裝配技術(shù)進(jìn)行了深入研究和應(yīng)用，在飛機(jī)壁板類組件級柔性裝配和大部件對接柔性裝配方面取得了部分成果，有了比較成熟的應(yīng)用，基于激光跟蹤儀的數(shù)字化測量技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用于各

4、主機(jī)廠[I-3]。但是作為飛機(jī)裝配中的關(guān)鍵一環(huán)，部件級裝配在數(shù)字化柔性裝配技術(shù)方面還比較薄弱，無論是柔性工裝還是數(shù)字化測量，其應(yīng)用研究都剛剛起步。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字化精確裝配，飛機(jī)在零組件裝配、部件裝配和總裝對接的每一個(gè)階段中均采用數(shù)字化測量技術(shù)，檢測各項(xiàng)指標(biāo)，同時(shí)將數(shù)字量從上游傳遞到下游，并且為飛行試驗(yàn)和新型號的研發(fā)積累科學(xué)數(shù)據(jù)。飛機(jī)部件級裝配由于大多零組件外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配工作量大，采用傳統(tǒng)的剛性工裝裝配，成本高、效率低，精度也不高M(jìn)】。因此，飛機(jī)部件的數(shù)字化柔性裝配技術(shù)亟需深入的應(yīng)用研究。本文主要針對機(jī)身部件數(shù)字化柔性裝配

5、中的數(shù)字化測量技術(shù)展開應(yīng)用研究，為提高飛機(jī)裝配精度，保證裝配質(zhì)量提供基礎(chǔ)技術(shù)支持。飛機(jī)裝配數(shù)字化測量技術(shù)相對于傳統(tǒng)測量方式，數(shù)字化測2013年第1，2期·航空翻造技術(shù)93釤論壇FORUM量技術(shù)不僅測量范圍大、精度高，而且其測量結(jié)果直接以數(shù)字量表征，便于處理和共享。在整個(gè)數(shù)字化柔性裝配過程中，數(shù)字化測量系統(tǒng)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、傳遞、反饋和存儲，是數(shù)字量傳遞調(diào)控過程中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。1數(shù)字化裝配測量系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)字化測量技術(shù)是實(shí)現(xiàn)飛機(jī)數(shù)字化高精度裝配的基礎(chǔ)保障。廣義上講，一個(gè)完整的飛機(jī)部件數(shù)字化裝配測量系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)、

6、控制系統(tǒng)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、執(zhí)行結(jié)構(gòu)和測量系統(tǒng)5大部分組成Ⅳ】。這5部分按照主要的硬件設(shè)備來劃分，由3部分構(gòu)成：計(jì)算機(jī)平臺、數(shù)字化工裝以及測量設(shè)備。計(jì)算機(jī)平臺是控制中樞和信息處理中心；工裝和測量設(shè)備的控制和處理軟件集成于計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)中，所有的數(shù)據(jù)和指令均由計(jì)算機(jī)輸出，并最終反饋回計(jì)算機(jī)。整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)運(yùn)行流程可以簡化成如下過程：首先一個(gè)結(jié)構(gòu)件初步裝配(Assembly)到約定位置，然后測量(Measure)它的位置，再把它移動(Move)到準(zhǔn)確位置，即裝配一測量一移動(AMM)。這是一個(gè)連續(xù)的循環(huán)的過程，不斷地

7、測量反饋，不斷地調(diào)整，直至部件裝配準(zhǔn)確【8l。2激光跟蹤儀及其測量軟件數(shù)字化測量系統(tǒng)的主要核心部分是計(jì)算機(jī)輔助測量設(shè)備和測量軟件，它們在飛機(jī)裝配線上主要用來測量和定位被裝配產(chǎn)品，是飛機(jī)數(shù)字化裝配系統(tǒng)的重要組成部分。在飛機(jī)數(shù)字化裝配中應(yīng)用較為廣泛的先進(jìn)數(shù)字化測量儀器主要有激光跟蹤儀、iGPS、電子經(jīng)緯儀、電子全站儀和數(shù)字照相測量系統(tǒng)。激光跟蹤儀由于其測量范圍大、精度高、動態(tài)測量、攜帶方便等特點(diǎn)，成為國內(nèi)使用最廣范的大空間高精度測量設(shè)備。以LeicaAT901B激光跟蹤儀為例，一套激光跟蹤儀硬件設(shè)備主要包94航空制造技術(shù)·20

8、13年第1／2期括跟蹤儀本體和控制機(jī)箱。跟蹤儀本體是整個(gè)儀器的核心部件，發(fā)出及接受反射激光，內(nèi)部構(gòu)造由角編碼器、伺服馬達(dá)和激光干涉儀等元件組成。跟蹤儀控制機(jī)箱是儀器的控制中樞，發(fā)出指令、接受數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、傳遞數(shù)據(jù)，為跟蹤儀本體供電等。控制機(jī)箱與跟蹤儀本體是通過兩根電纜連接的，其中一根電纜為跟蹤儀本體供