前言:激光投影指的是利用旋转振镜设备,将激光束通过高速扫描的方式,投射到工作区域的画面上,由于激光束扫描的频率要超出人眼识别的频率,能够识别出人眼识别不出来的激光点变化。因此,可以利用这一特性,发现人眼难以察觉到的激光点移动变化,并将其投射到投影曲面上,形成一个完成的画面,现阶段该技术被大范围应用在我国航空材料的制造中,但是在装配领域仍旧处于起步时期,因此,需要做好相关的研究工作,促进飞机装配领域的发展。
1激光投影定位技术的基本原理分析
激光投影技术主要是通过建立坐标系,达到对小型连接件定位的目的,根据相关的统计数据显示,当前定位的精确度可以达到±0.38,低于飞机零件的±1mm的要求,促进了飞机装配工作的数字化发展,在定位的过程中,可以对其展开提前规划,才能明确装配流程,实现对整个装配环节的全程控制,通常在定位的过程中,采用的一般为非接触式,一旦设计图纸发生改变,相关的工作人员就可以针对激光投影内容展开相应调整,不仅能够减少返修以及报废时的产生的成本,同时还能够达到柔性化装配的目的。
具体的投影过程如下:首先选取一个基准、基准面以及基准的外形特征,然后可以利用软件算法,将产品和三维模型予以拟合,然后建立一个以基准点为中心的坐标。其次,在对零件定位时,通常需要将待定零件的外形,采用三维的方式定位,如果零件摆放的位置可以和激光线条重合,就表明零件定位到位,工作人员可以使用弓形夹将其夹紧,定位过程完成。最后,激光投影技术的输出原理分析,由于激光投影设备会发出波长鱼尾532nm的激光束,功率约为5mw,然后通过设备内部的高精度光学的振镜与变焦镜头,控制光束的发射到三维空间中某个指定的点,由于机器发射的是高速重复运动的光电,肉眼观察则为一条连续的线条。
2飞机装配中激光投影技术的具体应用分析
2.1试验件的选择分析
本实验选择的是设计以及制造专用的试验件,属于飞机典型的壁板结构件,主要由蒙皮、长桁以及长桁接头等部分组成的,与此同时该试验件还具有将上述各个零件连接起来的加固件。另外,还试验件还有被用于试验装备的型架、定位器以及夹紧设备等[1]。
2.2投影设备的选择分析
本实验采用的是三维激光投射定位仪,该仪器不仅具有基准自动识别功能,同时还具有追踪定位功能,可以在设备生产装配的过程中,实现追踪功能,有利于实现定位功能,该设备还具有文字投影功能,一般投影精度为±0.13mm,投影距离约为2.5到5m,投影角度在60°到80°,而聚焦的宽度则为0.5mm[2]。
2.3实验方案分析
以飞机装配为例,从设计要求中可以看出,零件的尺寸较大,而且铺层的数量也较多,形状也较为复杂。因此,制造要求较为严格,如果按照传统的制造工艺,除了需要大量的样板外,还需要提高其加工精确度,同时尾翼的蒙皮部位也含有一定的曲率,致使两者的匹配性较差。由此可见,应用传统的方式来进行制造工艺存在较高的难度,在生产过程中,就可以使用激光定位,具体的实践流程如下:首先,可以使用投影设备,在装配型架上一次对长桁基准的端头、蒙皮搭接处的边缘以及框接头等展开投影,通过对以上各个部分进行投影,有助于判断出其投影精度、效率以及检查效果等,总结出激光投影定位在装配过程中的实际位置以及装配效率。其次,在投影精度方面,必须要利用相应的设备,达到对零件投影和定位的目的,在这一过程中,还可以利用激光追踪仪以及设备检测功能,验证投影和定位的精确度。最后,在投影效率上,利用投影设备,就可以辅助完成零件的定位,还可以对紧固件进行制孔然后在运用传统方法展开操作,提升工作效率。
2.4实验结果分析
为了提升激光追踪仪验证的精确度,可以选择一个位置较为宽阔的长桁,对其进行精确度验证,首先,可以应用投影设备对长桁进行定位,在压紧器夹紧后,就可以使用激光追踪仪,检查长桁的端头位置。具体的操作方式如下:工作人员可以在7个长桁朝向基准端头的位置处选择3个点,然后利用激光追踪仪,测量出空间航向的具体数据,并将其与理论坐标进行对比,通常零件投影的定位一般误差在0.314mm,最大的误差在0.627mm,而最小的误差应为0.144mm,才能满足产品设计±1mm的要求标准。
2.5明确紧固件空位的精确度
在使用激光投影定位技术,在试验件中对紧固件的中心位置进行投影,然后就可以选取出紧固件孔,工作人员可以随机选取20个孔位,然后再使用激光投影定位设备进行监测,最后将输出的坐标值和理论数据展开对比,从而结合数据,利用激光投影定位仪器达到紧固孔定位的作用,一般来说,平均误差在0.334mm之间,而最大误差在0.866mm,最小的误差约为0.061mm,孔位的精确度要超出传统的手工划线,才能应用样板以及明胶图来判断孔位。
2.6提升零件定位和检查质量
长桁属于窄长型的零件,刚性不强,在对于进行激光投影定位时,必须要利用工装上的挡块以及压紧器进行定位,但是工作效率较低。因此,在对接头或者是一些加强类的结构件进行激光投影定位时,基准尺寸测量较为简单,在采用激光投影定位时,也就是对位置进行划线定位,有利于提升工作效率。另外,在对一些系统支架进行激光定位时,由于其尺寸较为复杂,转化难度较大,因此,在利用激光定位进行测量时,可以显著提高定位效率。除此之外,还可以利用激光投影定位,对特定位置进行检查,在经过激光投影后,可以更加清晰直观地观察到理论边缘,无需多次量区数模以及零件的位置,为工作人员的工作提供便利。
2.7孔位确定以及装配检查分析
对于多类型的连接孔,当夹层的厚度较低时,可以使用激光投影来指导操作者直接来钻孔,精确度远大于手工划线,但是对于精确度较高的基准孔而言,还需要使用工装的钻模来确保孔位以及制孔的精确度。例如,紧固点必须要令其和投影处于一个面,而在工艺设计时还需要将孔位采用偏置处理的方式,才不会发生投影偏差。这是由于距离设备越远的设备,影响越大,甚至会出现超差的问题。除此之外,在装配的过程中,还需要做好相关的检查工作,工作人员可以通过核查零件的位置以及质量,一旦发现其中存在的问题,及时制定解决措施,充分发挥激光投影定位技术的作用,推动飞机制造业的发展。
结束语:总而言之,加强对激光投影定位技术的研究工作,不仅可以提升装配质量和效率,同时还能促进我国航空事业的进一步发展。因此,相关的工作人员应重视对该技术的研究工作,充分发挥其作用,为促进飞机装配领域的发展夯实基础。
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.
作者简介:冉宏欣(1987.04—),男,汉族,陕西西安人,本科,工程师,研究方向:飞机装配。