引言:MBD技术在航空制造业中的应用不断深化,各类数字化设备在飞机装备定位领域也得到了更为广泛的使用,但是这些设备只能针对大型的零组件进行定位。然而激光投影技术的使用可以通过建立坐标系,实现小型连接件的数字化装配,从而不断优化装配流程,促进飞机装配技术的数字化、智能化、柔性化发展。
1.激光投影的应用原理与应用方案
1.1激光投影的应用原理
1.1.1激光投影设备建立坐标系原理
激光投影设备建立坐标系的过程是根据规律先选取基准点、基准面以及基准外形特征等必备要素,再把产品与三维模型引进软件算法中从而组合成为最佳的
拟合,最后以基准点、基准面或基准外形特征为基础,建立出一个相对坐标系。
1.1.2激光投影设备实现零件定位原理
通过三维的方式将需要定位的零部件的外形特征轮廓线投影到产品的表面上,判断零部件是否定位到的基本标准是观察其轮廓外形是否与激光线条重合,如果重合则视为定位到位,接下来就可以使用弓形夹紧零件,完成定位过程。
1.1.3激光投影设备输出原理
激光投影设备输出原理是该设备内的激光发生器会发射出波长为532nm、功率为5mW的绿色激光束,光束受到设备内部高速运动的高精度光学振镜以及变焦镜头控制,从而发射到三维空间中指定的点位。因为激光投影设备发射出的是高速连续运动的光电,所以在肉眼看来就是一条直线。
1.2激光投影的应用方案
对投影设备进行架构,使其分别对长桁基准端头、长桁与蒙皮连接孔、框接头、框接头与蒙皮连接孔、加强立筋、加强立筋与蒙皮连接孔等进行投影,从而根据投影效果得出相关的投影精度、投影效率和检查效果。激光投影的投影精度通过激光跟踪仪和设备自带的检测功能进行验证,而投影效率的测算则是将设备工作所用时间同传统的操作方法进行记录与比较,并对优劣进行对比。最后通过应用和对比,得出激光投影设备在飞机的定位装配上的适用范围、实际定位精度、装配效率等要素,更为科学合理地投入使用[1]。
2.激光投影设备的定位流程和拓展应用
在工艺规划的过程中,工作人员首先要确定每个投影的位置及顺序,并将各个部位的三维模型导入到激光投影的专用软件中。然后再软件中进行下一步的操作,对基准点、基准面或基准外形进行定义与规划,最后在软件中制定各个待投影零件的输出顺序和方式。而在实际的操作中,先对激光投影设备进行架设,然后根据工艺规划中定义的基准点、基准面或基准外形在对应点位上安装靶标座,并通过螺接、粘接等方式进行固定。控制激光投影设备,使得产品与三维模型形成最佳拟合。在建立相对坐标系以后,以绿色激光线条的方式把待投影零件的外形特征投影到产品表面,在零件外形与激光线条完全重合后,夹紧零件定位完成。
激光投影设备具备非常灵活的使用形式,从设备中透出的绿色激光线条除了可以符合待投影零部件的外部轮廓特征之外还可以发射出点位十字线、简单的箭头形状以及简单的数字及字母等各种不同的形状。因此激光投影设备还能够扩展出更丰富的应用领域,例如适应制孔、系统管路及支架安装、以及零件定位检查等飞机常用操作。激光投影设备的灵活运用有效优化了相关工艺流程,提升了飞机部件定位技术的数字化、智能化、柔性化程度。
3.激光投影设备实际应用中的问题及解决方案
3.1应用中投影的效果体现
因为激光投影设备的运作规律是通过发射高速重复运动的光点经过不断地刷新从而形成绿色激光线条,所以在实际的操作中也会出现相应的问题。投影的内容和范围并不是无限的,通常在实际使用的过程中,在800*800mm的范围内可以同时对2-3个飞机零部件进行投影,而且要求零部件之间的间隔距离不小于300mm。若是将投影范围扩大或者投影内容增加就会出现光线发虚的现象。针对这样的问题,可以通过在工作实践的过程中不断优化工程形式,对工艺流程做进一步地优化,并减少同一时间进行投影的零部件数量,从而使得图像更为清晰。
3.2应用中投影的适应性
激光投影仪器在实际投入使用的过程中其适应性会受到其他因素的影响,因而其适应模式十分有限。飞机内部的结构是十分复杂的,这要求激光投影设备在工作的过程中要保持畅通无阻的状态,要是光线的传输路径受到飞机内部结构或者工程人员的阻挡,就需要将待投影部件的投影位置和顺序重新进行调整,这样不仅无法提升装配效率,会设备应用初期的工作成效也会产生影响。针对这样的问题,工程人员需要做好详细的记录,并在下一架飞机生产的时候进行解决[2]。
3.3投影效果受到震动影响
装配工作中的震动会对激光投影设备效果产生影响。在日常的飞机装配工作中,各类工作同时进行便会产生很多的震动,包括机身内部的人员走动以及制孔及紧固件安装工具使用时所带来的震动,这些因素都会造成飞机内部环境的轻微震动。环境出现震动,激光投影仪会随之震动,从而发射出的投影线条也会震动,严重影响了装配定位精准程度,因此需要加强激光投影设备支架的稳定性。面对这样的问题,可以利用激光投影设备建立坐标系及光线输出的工作原理,减少输出光线的刷新间隔时间,进而有效提升激光线条的稳定性。
3.4应有投影的技术要求
激光投影设备的应用对装配工艺有着较高的要求。在实际操作的过程中,相关工程人员需要具备较强的工艺流程规划能力以及装配过程的熟悉度。因为在初期应用中,受到各类因素的影响会需要不断调整激光投影设备的位置以及投影顺序,因此需要较高的工艺流程规划能力作为支撑。因此要加强对装配工作的磨合,通过完成2-3架的装配工作就可以使激光投影的工艺流程成熟固化,从而在后续的生产流程中不断提升小型连接件定位效率,为飞机整体整体装配工作的顺利进行提供了必要条件。
结论:综上所述,激光投影技术在航天领域已经起到了重要的作用。在以后的发展过程中,要不断加强激光投影技术的深入研究与应用,促进航空产业观念的改变与管理体制的革新,进一步提升飞机产品质量和生产效率。攻克当前制造过程中的薄弱环节,拓展更广阔的应用领域,促进激光投影技术的数字化与智能化。
参考文献:
[1]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(08):142-143.
[2]林海峰.基于激光投影的飞机装配定位技术应用[J].科学技术创新,2018(34):33-34.