基于激光投影的飞机装配定位技术研究
姜国维
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姜国维,. 基于激光投影的飞机装配定位技术研究[J]. 中国航空航天科学,20215. DOI:10.12721/ccn.2021.157042.
摘要: 在使用激光投影技术进行飞机装配定位工作时,应当先熟悉飞机装配的基本流程,并关注投影工作的核心原理,从坐标设定、定位、参数输出等多个角度,找到提升定位精准度的方法,管控装配误差,提高飞机的装配质量。基于激光投影属于一项新型技术,需要使用投影装置,应关注人才对设备的技术及操作能力是否达标,还要结合常见的飞机装配定位操作难题找到引发问题的原因,有针对性的研究解决对策。
关键词: 激光投影;飞机装配;定位技术;三维坐标系
DOI:10.12721/ccn.2021.157042
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基于我国航空航天事业的稳步发展,飞机总装工作将面临着新的工作机遇与挑战。比如,人们对飞机构件的装配精密度、紧固性都有了较高的要求。同时,飞机在大量生产制造的过程中,如何在保障质量的前提下提高工作效率,就是相关企业在发展进程中要考虑的重点问题。目前,使用频率较高的就是飞机装配定位技术,这主要基于激光投影来实现工作目标。

1.激光投影用于飞机装配定位的基本原理

1.1投影坐标的设定原理

要将激光投影应用于飞机装配工作中,进行零件的精准定位,需要先通过投影完成三维坐标的定位测量工作。与以往的飞机装配任务相比,该技术的坐标设定原理是:选取基准点、基准面、基准外形特征等,通过软件算法将产品与三维模型进行最佳拟合。从中建立一个基于基准点(或基准面、基准外形特征)的相对坐标系。

1.2设备定位原理

在完成坐标设定工作后,还要掌握设备的定位原理,规范基本工作流程。实际上,在投影定位环节中,工作人员需要将待定位零件的外形特征轮廓线以三维坐标的形式投影至产品表面上,将零件摆放调整至外形与激光线条重合后,认为零件已定位到位,使用弓形夹将零件夹紧,即定位完成。

1.3参数输出原理

激光投影设备输出原理为:激光投影设备内的激光发生器发射波长为532nm的绿色激光束(功率为5mW),通过设备内部的一对高速运动的高精度光学振镜及变焦镜头控制光束发射至三维空间中指定的点,因设备发射的为高速重复运动的光点,在人眼看来呈一条连续的线条。

2.在飞机装配定位工作中使用激光投影技术的具体流程

2.1规划设计流程

在具体落实基础的飞机装配工作时,要使用激光投影技术,需要先结合技术特点及工作具体流程,完成前期的规划设计工作。实际规划要点是:确定投影位置、顺序,构建平面图和立体模型,精准计算定位参数。最后,要在专用软件中定义各零件的输出方式(包括零件边缘轮廓、零件工艺孔、零件安装方向等)。

2.2基本操作流程

开始安装之前,要安排工作人员清理作业现场,保证作业位置平整、干净。同时,应进行投影装置的试运行操作,判断装置的使用价值是否达标。并通过定位装置来确定投影设备的具体安装位置,可以按预先定义的基准点、基准面或基准外形在产品对应位置安装靶标座或靶标纸,靶标座或靶标纸可以通过临时胶接、螺接、粘接等方式与产品快速固定。在此基础上,工作人员应当控制激光投影设备,捕捉产品实际位置的基准点、基准面与三维模型对比,经过最佳拟合后,建立基于当前基准点、基准面的坐标系(相对坐标系)。最后,控制激光投影设备,依次将待投影零件的外形特征以绿色激光线条的方式投影至零件表面。除此之外,还要将待定位零件依次摆放调整至外形与激光线条完全重合,此时零件位置已确定,使用弓形夹夹紧后就能完成本次定位工作。

2.3拓展应用环节

激光投影设备的使用方法较为灵活,输出绿色的激光线条,可以适应各种形状。因此,不但可以将零件的轮廓边缘线输出,还可以输出点位十字线、简单的箭头形状、简单的数字及字母。这就说明,使用激光投影设备可以实现小型零件的定位,还能适应制孔、紧固件安装信息确定、系统管路及支架安装、零件定位完成后的检查、填角密封轮廓边缘的确定等飞机部装常用操作,实现部装全工艺流程应用,有效的拓展飞机部装数字化、智能化、柔性化程度。

3.基于激光投影的飞机装配定位技术操作难题及处理方法

在实际尝试使用激光投影装置进行飞机装配定位管理工作时,应先结合装配工作的具体流程,找到工作的重点及难点所在,有针对性的研究解决对策。

3.1投影范围

3.1.1常见难题

不论是载人飞机还是载物飞机、民用飞机或是军用飞机,在实际展开激光投影工作时,都会受到实际可投影范围的限制。因为飞机的体型都比较大,而投影装置大多在800*800mm范围内,可以同时投影2-3个间隔距离不小于300mm的零件,投影范围再大或投影内容再多时,会发生光线发虚的现象。这是在新时期会增加飞机装配难度,拖慢工作进度的主要因素。

3.1.2解决对策

根据飞机的体型及具体装配要求,尝试采用分模块的方式进行飞机装配处理工作,灵活应用投影装置逐步完成对飞机零件的定位及安装工作。与此同时,考虑到飞机内部结构比较复杂,而投影影像以直线的形式完成投射。在这种情况下,应要求工作人员不得在投影区域随意行走。并应当及时检查是否有飞机自身结构造成的光线被遮挡的问题,结合实际情况来科学调整投影位置。还要及时确定飞机的装配顺序,规范化的展开装配管理工作。

3.2震动情况

3.2.1常见问题

决定开展飞机的装配工作时,有可能会遇到设备震动的情况,这与安装飞机构件所使用的设备种类、人员操作方式等问题有关。如果工作人员不能及时控制震动现象,容易造成飞机位置偏移的情况,影响工作质量及安全。另外,除了人为因素之外,风力、地震等自然因素,也会影响定位工作的精准度,需要及时研究解决方案。

3.2.2解决对策

针对震动问题而言,首先要从固定激光投影装置的角度出发,避免因为飞机零件、地面震动问题导致投影设备的稳定性受到不良影响。其次,要做好震动监测工作,结合震动时会造成的不良影响,调整装配工作计划,选择合适的装配技术及配套方案。

3.3技术要求

3.3.1常见问题

激光投影是新时期技术发展背景下诞生的一种新型技术手段,要将该技术应用于飞机装配定位工作中,不仅要完善基础设施,还要保证工作人员具备对技术的灵活操作能力。然而,目前很多工作人员受到传统工作观念的影响,缺乏创新意识及能力,没有及时学习新思想、新技术,不熟悉激光定位技术的操作流程,导致设备的应用价值受到了不良影响。

3.3.2解决对策

要真正解决技术操作难题,全面推广应用激光投影技术,实现飞机装配的精准定位管理工作目标。就必须要培养专业的人才队伍,提升人才的作业能力。可以设置责任监督机制来约束员工的工作行为,并提供相应的福利待遇吸引高技术人才参与到飞机装配工作中。另外,应为人才提供学习及交流的机会,要求人才在每次飞机装配结束后总结工作经验,找到自身工作的优缺点,从中找出技术创新研究的方向,推动飞机装配工作的稳步开展。

结语:工作人员应当先根据飞机装配要求规范设计流程,确定每个环节的工作侧重点。通常要结合飞机的体型大小及内部构造,采用分模块设置的方式完成基础装配任务。同时,要精准确定激光投影装置的摆放位置,基于环境的震动因素,还要充分做好固定工作。新时期,很多飞机制造企业也在尝试拓展激光投影技术的应用范围,最大化发挥技术使用价值的方法。这需要着重组建一支专业的人才队伍,依靠人才的力量来解决工作难题。

参考文献:

[1]林海峰.基于激光投影的飞机装配定位技术应用[J].科技创新与应用,2018(34):33-34.

[2]韩炜.激光投影定位技术在飞机装配中的应用研究[J].科技创新与应用,2019,264(8):148-149.

[3]孙恒.数字化技术在飞机装配中的运用[J].经济技术协作信息,2020(13):1.