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飞机装配质量数字化检测技术研究及应用

石璐

沈阳飞机工业(集团)有限公司,辽宁沈阳,110034

摘要: 随着我国经济的快速发展,我国的航空航天技术逐渐赶上了世界发展脚步,在相关的工作领域有着较为突出的贡献。飞机组装工作包括军事和民航有两大块儿,无论是在军事领域,还是在民航民事领域,对飞机运行的稳定性以及安全性的要求都比较高。传统的飞机测量技术已无法满足高精度、快速检测的需求,亟需发展三维数字化测量技术,为新机研制提供技术保障。基于此,本文主要对飞机装配质量数字化检测技术进行分析探讨。
关键词: 飞机装配质量;数字化检测技术;研究应用
DOI:10.12721/ccn.2021.157046
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前言

现阶段,通常使用的检测技术是装配质量数字化检测技术。这一技术的使用,对该行业的发展具有里程碑式的意义,不仅推动了行业发展,而且保障了社会大众的出行安全问题。本文将从装配质量数字化检测技术、检测方案、检测精度、效率分析以及测量误差的分析以及相应修正方案的制定四个方面,对其展开研究和分析。

1、装配质量数字化检测技术

目前,机载壳体薄壁零件多为自由曲面且尺寸复杂。采用关节臂测量仪和激光跟踪仪进行复合测量时,由于关节臂测量仪主轴允许无限次旋转,数据采集方式灵活,主要用于零件外形细节信息采集。但是,由于扫描区域受限于自身臂长,需要依据关节臂测量仪自身扫描范围,先将整张壁板划分为多个区域,依次得到壁板每一区域的外形点云,最后通过公共基准点拼接得到整体壁板的点云数据。激光跟踪仪用于测量上述拼接过程用到的公共点,即与关节臂测量仪固连的公共基准点。这些公共基准点可视为整个机载壳体薄壁零件的拼接“骨架”,用于保证机载壳体薄壁组合件点云拼接的整体精度。两类数据采集完毕后,导入数字化复合测量工具集。工具集将关节臂扫描仪得到的多片点云拟合至拼接点,得到零件完整外形数据。最后,通过工具集进行后续模型比对、质量评价等分析过程,得到整张壁板的测量结果。

2、检测方案

机载壳体薄壁组合体联合测量流程。首先,在移动测量平台上布置公共基准点,公共基准点的数量必须保证3个及以上。测量前,先根据机载壳体薄壁零件外形将机载壳体薄壁组合体划分为多个扫描区域,并根据扫描区域相对位置设置移动测量平台站位。测量过程中,激光跟踪仪用来测量各公共基准点坐标,关节臂分别扫描各机载壳体薄壁组合体分区及各公共基准点处的靶球。扫描结束后,得到每个区域壁板的外形点云及相应区域内的多个靶球外轮廓点云。将多个靶球外轮廓点云拟合为球特征,得到靶球球心(简称靶心)。最后,将靶心与机载壳体薄壁组合体点云封装。靶心作为点云拟合公共点与公共基准点对齐,得到整体的机载壳体薄壁组合体的完整点云。点云与壁板三维数据模型进行比对后,便可得到整张机载壳体薄壁组合体的实际成形质量。 

3、检测精度及效率分析

装配质量数字化技术一般适用于飞机这类大型高新技术产品。所以,对于该项技术的运用非常重要。它不仅关系一项技术、一个行业的发展,还关乎相关人员的人身财产安全。在具体的实际操作过程中,为了保证检测的精度和准度,需注意以下四个方面。

第一,可通过激光跟踪仪保证多片点云拼接时的整体精度,通过关节臂测量仪非接触扫描方式采集机载壳体薄壁零件的全面成形信息。通过对整体数据的分析,把握检测机载壳体薄壁零件的整体性能。一旦某一指标数组发生变化,也可以在第一时间发现并决策解决方法,以采取下一步措施。

第二,由于装配质量数字化检测技术应用的客体多为庞大机械,所以如果在进行检测时没能注意方式方法,将会加重检测难度。这样不仅达不到高效率运作,还会一定程度上影响机载壳体薄壁零件的正常运作。所以,使用时一定要注重使用技术效率的提高。一般,在使用装配质量数字化检测技术时,可以在实际测量过程开发出来的大型机载壳体薄壁组合件数字化测量工具集的基础上进行操作。这样不仅操作简单、程序简便,而且还可以在提高检测效率的同时简便工作流程,提高检测准度。

第三,为了实现信息化、自动化,产品检测过程需采用上文所描述的方法,以提高自动化程度。要通过计算机技术的运用以及程序化的编程进行操作,以做到24小时全方位监控检查。一旦发现异样,第一时间进行检修,以保证产品使用的正常性与连续性。

第四,使用过程中,可以采用复合测量方式进行测量。因为复合测量技术相对于其他测量方式而言,具有测量速度快、数据采集全面、结果可信度高的优势。但是,复合测量技术对人员专业知识的要求非常高,不仅要求有专业知识的储备,还需要有一定的相关经验。

4、对测量误差的分析以及相应修正方案的制定

在进行具体的测试工作时,时下采集数据所用到的设备一般都是三维坐标测量设备,对待测工件的几何特征以及运动趋势进行详细的数据记录之后,然后再通过相应的测量软件进行系统的数据处理和分析,获取相应的工件的特征参数。通过对相关工具的数据采集方法以及数据处理步骤的分析,我们可以较为直观发泄,测量误差的产生主要与以下几点因素有关:首先就是设备的系统误差,我们都知道这些误差是不可避免的,在任何的测量实验中都是存在的,但是系统误差的大小是可以受人为控制的,针对系统误差的具体控制方法如下:(1)首先是对相关的工作设备的控制,在进行具体的检测工作的时候,针对不同的工作环境,选取不同的测量工具是十分必要的,而且相关的工作人员,为了提高测量的精度,在进行相应的测量工作时,都会事先设定一个相应的误差补给方案,以控制由于设备的问题所造成的系统误差过大的情况。(2)设备的合理使用也是工作的重点,针对不同工作环境的要求,工作人员要调整数据收集点的布置,在满足功能要求条件下,并不需要过多的设置数据收集点。除此之外,还有一些人为因素导致的误差,这些误差是可以避免的,相关的工程方案就是提高员工的整体素质,以减小在工作的过程中,误差产生的几率。

与之前用于飞机组装手册,数字化、自动化以及移动的刚性和灵活组装不同。为了满足低成本的要求,灵活的装配技术可以快速适应可重构和模块化装配的发展,其特点是数字化、自动化和集成化,目前该飞机装配技术在欧洲作为该领域的新发展。飞机数字化装配是针对飞机装配工装的柔性部件,协调产品数字化系统模块化装配的基础措施,可以自动调整结构,提高模具产品的加工能力,降低生产成本,缩短制备周期。根据柔性夹具系统的组成可分为两个功能。模块:静态结构和动态模块,静态框架模块,它由标准件和附件组装而成,框架是模块化的,为系统设备奠定了基础,动态模块结合了产品设计的实际需要,所以,它可以使用更多的自由度,可调节的应连接到静态框架,结合不同的配置和动态模块产品,以满足产品的需求。作为数字化柔性装配系统的重要组成部分。柔性部件的工作原理是:安装参考光学透镜组件的夹克和夹子部件为灵活工作对象,并通过使用特定的部件来测量激励系统的光学控制目标位置,通过数据处理和信息传输,结算,通过运动修正值确认控制系统的改装部件的安装位置。灵活的夹具定位装置驱动器,实现组件的精确定位。 

5、结语

随着人类科技及应用技术的迅速发展,快捷、智能的思想已逐渐深入人心,未来社会将是一个智能的、高度现代化社会。在未来我国社会的发展中,数字化的概念将会越来越深入人心,相关技术发展的前景,不仅体现在工业生产之中,在我国的国防以及民营企业发展中都有着极大的促进作用,还要注重我国高新技术产业中的融合应用,加快我国步入现代化的脚步。 

参考文献

[1]林嘉睿,邾继贵,张皓琳,等.激光跟踪仪测角误差的现场评价[J].仪器仪表学报,2012,33(2):463-468.

[2]齐立哲,陈磊,王伟,等.基于激光跟踪仪的机器人误差测量系统标定[J].工艺与检测,2012(10):90-94.