在大中型飞机壁板部件的安装质量测试过程中,数字化的组合测量方法已经比较普遍。能够很有效地解决了信息收集问题。将激光跟踪仪和检测仪表组合起来,可以进行数字复合检测,从而有效地提升了检测效果。而利用组合测量,还能够辅助飞机装配质量测试,从而提升了检测准确度,并缩小了误差范围,具有较强的可行性。激光跟踪器可以提高测量精度。通过关节臂测量仪，实现了非接触扫描，也能够提高飞机装配测量的准确性和效率。数字化组合测量方法具有速度快、效率高、数据采集比较完整、质量检测精度高等特点。
一、飞机整体装配系统工作流程
1.1准备阶段
该过程大致分为系统检测与前零点五部份的准备工作,在系统检测中,先完成了系统检测,并确认基站内所有摄像机的外部参数,系统定位评估结果正确,达到了系统检测的精度要求,随后飞机被转移至检测地点。按照飞机的数字系统进行标定计划和测量规划。分配每个扫描机的检测范围并得到相应的检测路径控制指令后,控制系统初始化并进行通信接口的自检,并将自动检测设备移动起始地点。
1.2数据获取阶段
完成后,当每个自动设备移动至预设的站点并扫描以测量站点所覆盖的范围后,通过系统软件同步相机触发命令,基站将实时追踪以测量扫描仪的运动姿态。所有区域都进行了数据扫描之后,由自动化装置回到其起始地点以进行数据收集。
1.3数据处理阶段
通过三维重建,生成基站上收集的回参考点方式图片和扫描器拍摄的图片,从而得到参考点与机器点组的三维位置,进而采用基于随机抽样完整性和奇数据分析的坐标系对齐方式,并通过统一不同工位上的点组数据,对全机的安装品质做出了评价。
二、数字化测量技术在飞机装配中的应用
2.1数字测量平台的建设
数字组合检测系统主要是由测量设备、计算机管理平台和数据处理系统所构成。测量设备的主要作用是信息收集。而计算机管理平台则负责发布信息和管理信息资料。数据处理系统的主要功能是处理从测量装置获取的数据。测量装置是将大型壁板组件数字化的核心,而激光牵引传感器则是激光跟踪装置的工作控制中心,其作用主要为信息传输和命令传送。工作控制器利用光纤连接到激光监控设备上,另一端则接入到供电,为通信和数据传输的电路提供。手臂测量仪主要扫描壁板的部位,并利用USB端口或互联网将所收集的数据至动作控制台。而计算机控制平台则主要以点对点的方式接入到动作检测装置上,在接收数据后对动作监控平台进行数据处理,最后再通过装在动作监控平板上的数据处理程序做出正确的计算结果。
2.2测量设备的选择与评价
根据具体测量任务的要求，评估设备的测量能力，合理选择测量设备的型号，对测量领域的建设至关重要。目前，国内外飞机制造商在数字化装配测量过程中不太可能考虑测量设备的选择的重要性，难以有效地满足测量任务的要求，难以有效地构建飞机测量场的工作范围和精度，容易导致重复工作，增加测量成本，装配期通常会延长。
测量设施的合理选择基于测量设施的能力评估，并可基于四个属性评估设施的总体测量能力：（1）物理可达性决定了设施的有效工作范围；
（2） 测量不确定度决定了最终测量场的精度；
（3） 工作成本是已建测量场测量成本的重要组成部分；
（4） 技术成熟度水平（TRL）决定了测量领域的可操作性和测量时间；
通过测量装置的测量能力矩阵和测量需求测量矩阵建立测量装置的型号和测量需求之间的映射关系，实现测量装置的能力评估和选择。
2.3测量过程的规划和优化
测量过程、测量环境以及测量过程参数的选择和控制由测量工程程序实现。根据实施过程，可分为三个部分：测量仪器布局、测量场精度、测量分析和测量过程模拟。
2.3.1测量设备布局。
飞机产品尺寸大，结构复杂，装配工作空间规模大，在数字化装配过程中，测量设备或一个测量站通常难以满足要求，需要采用多设备组网络或旋转站方法扩大测量范围，但也会增加测量时间或测量成本。因此，有必要合理布置测量设施或测量站，以同时确保测量范围、精度、成本和时间要求。
2.3.2测量现场精度和测量分析。
过去使用的传统测量方法主要使用于模拟量的形式,由于模拟结果和真实情况并没有区别,因而无法精确控制数据。随着中国飞机组装业务逐步实现现代化的发展进程,数字化数量格式的应用也日益普遍,在产品数字化的精确要求下,飞机组装流程的各个阶段均对产品质量有了具体的规定与规范。整个生产制造流程将更专业、更细致、更精确,质量将更安全。
目前，数字测量精度的研究主要集中在单点坐标测量不确定度的研究与分析，如激光跟踪器多站测量数据的融合、测量不确定度的分析与评定等。然而，难以支持测量点建设方案的评估和优化，需要支持整个测量场精度分布的测量，支持测量场建设方案的测量分析，为测量场建设和应用提供指导。
传统的可测量分析是通过验证方法实现的，即首先给出测量方案，然后计算每个测量点的精度，确定是否满足要求。当每个点满足要求时，该测量场是可行的。另一方面，纠正测量现场施工方案，并重复验证。使用验证方法的可测量分析过程复杂，效率低，并且难以快速确定合适的计划。
基于精度碰撞分析的精度测量可以通过分析所有测量场的精度特性来实现。其原理是：利用计算机辅助三维图形环境构建可视化测量场，根据测量精度分布特征确定空间中各点的精度参数；将被测对象放置在虚拟测量场中，并设置每个目标点的测量精度要求。背景算法用于计算与目标点精度不一致的测量场的位置精度。
2.4 测量过程模拟。
与基于精确碰撞的测量方法一样，测量过程模拟基于三维模型环境，加速所有机器对接。为了提高整机对接的精度，需要引入激光跟踪测量系统。该技术的使用不仅实现了对整个对接过程的高精度控制，而且在充分展示自身优势、测量区域周围区域、在测量过程中保持高机动性能、不接触机身的前提下实现了精确测量。同时，考虑到多种类型的飞机，测量过程中有许多不同的情况，因此系统提供了多种运动格式，适用于不同的测量情况。随着测量技术的进步，面对不同的测量情况，员工有必要提出新的要求，做出准确的决策，顺利完成工作。
2.5提高移动线路的质量
由于飞机产品体积大、装配复杂，有必要在公司生产中建立一条移动生产线，增加产品的安装速度,增加安装效率,因为产品可以安装,人员压力可降低。由于技术没有变化,生产线也就不会发生变化,因而通过在生产线应用的技术方面加以分析和创新,并把数字化检测技术运用到了飞机移动生产线的组装过程,从而实现了装配精度技术,大大提高了飞机生产的最终应用品质水平。最经典的数字检测技术是IGPS技术和数字控制,在波音等客机上,这二个技术均实现了较好的运用,零件使用条件也变得更加完整精确,工作品质和工作效率都得以显著提升,如距离计量与检测,对最终的生产效果更加显著。
2.6组合测量精度和效率分析
组合测量的精度和时效性,是确定数字化组合测量手段有效性的最主要因素。而配合计算误差,则主要包括了测量仪器误差等。由于设备的测量误差主要是产生于在测量过程中的误差,因此数据采集也将更加不准确。试验结果显示,该复合测量手段具备了很大的准确度和效率,且具备了相当的优越性。常规飞机的装配质量检查大多使用激光跟踪仪进行检测,额定频率大多为五点次/秒。采用复合检测手段,数据由扫描方法头收集,标记频率达到了三万点/秒。由于该复合检测手段属非接触测量,在不损伤薄壁零部件结构的情况下精确了检测效果,从而提升了检测准确度。
三、结束语
因此,航空工业正向着高精度、高效率、低成本和灵活性的方向迅速发展,随着生产零部件规模愈来愈大,生产零部件数量愈来愈大,精确度要求也愈来愈高,特别是其中的一些关键特性,如流体型表面的轮廓、连接同轴程度、安装孔的位置,以及连接表面的间隙。在生产和安装过程中关键特征的细微改变会严重影响生产性能、减少工作效率和大量能源消耗。飞行器几何结构作为评判飞行器总体安装质量的一项关键特征,直接影响着整体装置的动态特性、隐身性能以及结构特性。所以,对整机几何形状进行准确的三维测量对航空航天领域高端设备的设计制造有着重要性。
参考文献：
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