数字化测量技术及系统在飞机装配中的应用

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1、飞机数字化检测技术∞眦№PEcT俐TEcHN。。oGYF。删RcRA阿数字化测量技术及系统在飞机装配中的应用ApplicationofDigitalMeasuringSysteminAircraftAssembly学院邹爱丽王亮李东升张俐公司郭洪杰装配过程中以及装配完成后的测量检验非常重要。在传统的飞机制造中，主要采用基于模拟量传递的互换协调体系，测量和检验主要是利用样板、标准样件等工具来实现【l】。传统的测鼍检验方法在早期的飞机制造中发挥了重要作用，但现代飞机高可靠性、长寿命(新一代军机要求飞行6

2、000S以上，大型客机飞行60000—80000s)的需求，对飞机的装配精度、装配质量提出了更高的要求，传统的检测方法在准确度和效率上已无法满足现代飞机装配测量的需求。随着数字化技术在飞机制造中的应用，先进的数字化测量技术及系统开始应用于飞机制造装配中，并取得了很好的效果。数字化测量技术已成为现代飞机数字化装配技术的重要组成部分，是实现现代飞机制造全数字量传递的重要保证之一。国外先进的飞机制造公司通过应用数字化测量技术，大幅度提高了测量准确度和测量效率，进而提高了飞机的装配精度和装配质量。国内对数字

3、化测量技术及系统的应用还处于初级阶段，缺乏对各种数字化测量技术及系统的应用和深入研究。因此，了解各种数字化测量技术及系统的原理及功能，掌握其特点，对促进国内数字化测量技术在飞机装配过程中的深入应用具有重要的指导意义。1数字化测量技术的特点和优势数字化测量检测技术是指利用数字化的测量设备(如激光跟踪仪、iGPS、测量照相仪、雷达扫描仪、电子经纬仪等)，根据飞机产品的数字化模型定义，在计算机的控制下完成飞机装配中关键特征的自动、快速、精密的测量并对其数据进行处理的整个过程中所涉及的所有相关技术的总称。表

4、l为当前飞机装配中应用的各种数字化测量设备。数字化测量技术的作用和优势包括[21：(1)具备可进行大型测量工件的能力。对当今飞机尺寸不断变化的情况更具价值。(2)与传统的测量手段相比，数字化测量系统虽然复杂、昂贵，但其应用范围广、使用周期长，因此，从整个表1飞机装配中常用的数字化测量设备It名称特点●体gJ,d'，町电台J：作；激光稳定；精度激光跟踪仪可达5ppm人量接收器和发射器；适于大空间工作室内GPS区域；精度最高达0．2mm可变换地点和角度；依赖分析软件；多测量照相仪台设备全站仪受温度和气压

5、影响大；精度最高5mm两台以上配合使用；精度取决于标尺；电子经纬仪精度随条件变化周期成本计算，反而会节约成本。(3)能够简化工装，使之更具通用性和柔性。(4)能完成更加复杂的形位测量任务。数字化测量系统具备的动态实时测量能力可以完成多目标点位置数据的同时反馈和控制。(5)能够进行离线测量标定，或者通过网络进行异地并行工作。(6)数字化测量系统可以与机电控制系统、机械随动装置等组成一套完整的数字化装配体系，根据测量分析结论通过计算机发出运动的指令，从而容易实现对机电结构运动的控制。2飞机装配中应用的典

6、型数字化测量系统当前存在的数字化测量系统种类很多，在飞机装配中应用较为广泛的主要有以下四种：激光跟踪测量系统、i维激光扫描测量系统、数字照相测量系统以及iGPS系统。2．1激光跟踪仪测量系统激光跟踪仪测量系统一般由激光跟踪头(内部有一套激光干涉仪、两套角度编码器、电机以及光电接收器件等)、控制器、用户计算机、反射器及测量附件等组成13】。2．1．1测量原理激光跟踪仪是基于球坐标系的窄间坐标测量机，可实现目标的静态坐标测量和动态轨迹跟踪。激光跟踪仪测量原理如图1所示，即通过测量一个长度和两个角度(一个

7、方位角、一个高度角)来确定被测点的i维坐标141：设跟踪器的旋转中心和被测靶镜的中心分别为D点和P点。两个角度编码器可分别测量出尸点的水平方位角口和垂直方位角∥，激光干涉仪可测得D点到P点的距离D，那么P点坐标Ⅸ，】，，z)可由下列公式计算得出：fX=Dsinacosfl{y=Dcosacosfl。(1)【Z=Dsinfl2．1．2测量特点激光跟踪测量系统是工业测量系统中一种高精度大尺寸的测量仪器，具有高精度、高效率、实时跟踪测量、安装快捷、操作简便等特点，适合于大尺寸工件装配测量。但激光跟踪仪受温

8、度及气压影响较大，且测距为相对测距，在跟踪过程中要保持激光束不能丢失，另外测距需要合作目标(反射器)配合，是一种接触式的测量系统。图1激光跟踪仪测量原理图Fig．1Diagramoflasertrackermeasurement2．1．3在飞机装配中的应用激光跟踪仪测量系统是当前飞机制造过程中应用最为广泛的一种数字化测量系统。在飞机的外形测量、飞机装配过程中的零部件定位；对接过程中的T装调整等方面均已得到应用。在波音公司的X32装配过程中，利用4台Zeiss激光跟踪仪