飞机装配孪生系统的技术研究
江传楠
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江传楠,. 飞机装配孪生系统的技术研究[J]. 航空航天学报,2021.2. DOI:10.12721/ccn.2021.157018.
摘要: 在现代科学不断发展和制造水平不断提升的大背景下,制造和装配行业通过信息技术和数字化技术提升自身的发展水平,完成飞机制造的快速和自动化发展。本文研究飞机装配生产线孪生技术,同时研究了飞机数字化装配技术,通过孪生技术、可视化平台,完成飞机装配,提高效率降低成本。
关键词: 数字化装配;孪生系统;可视化平台
DOI:10.12721/ccn.2021.157018
基金资助:

1.数字化装配

飞机数字化装配最终提出的原因是飞机装配制造技术对飞机产量和效率的影响,所以将飞机数字化技术与装配过程进行结合,通过一些数字化技术,完成飞机装配,测量技术、工装技术、无型架技术,通过这些技术将飞机装配水平提升一个档次。

例如如图1.1就是飞机大部件对接中实际装配使用的一些先进数字化技术。37.png

图1.1 大部件对接装配现场

图1.1的大部件对接过程中,会使用激光测量技术对飞机整个装配过程中进行测量,保证飞机装配过程中的精度和部件移动的位置,数字化定位技术对飞机大部件零件进行定位,保证在装配之前,零件是精确的到达需要预装配的位置;自动铆接技术完成对飞机壁板零件的装配,根据以上技术完成机器取代人的操作,提高装配效率。

2.孪生系统

孪生技术的出现最早是在美国,最终应用是对周期性能上,主要是对飞机的维护和健康保障上,传感器对飞机进行数据采集,数字化技术进行模型建立,依据这种技术完成模拟和实际飞行状体的融合,在通过对飞机进行数字化分析评估,评估需要维护的内容,最终完成飞机正式飞机的目的,如图2.1.38.png

图2.1飞机产品孪生实例

孪生技术在飞机维护中使用的成功实例,技术和开发人员将孪生技术应用在生产线中,飞机装配过程中实际的结果和虚拟结果的对比,完成飞机制造过程中需要调整和修改的方向,为装配提供参考,如图2.2为孪生系统的组成。39.png

图2.2 飞机装配车间孪生系统的主要组成部分

在飞机装配生产线和孪生系统生产线上,信息采集技术是非常关键的,飞机装配过程中质量和精度的控制,需要现代数字化测量技术进行测量,采集技术将数据传达到控制网络中,实现飞机装配过程实时监控,同时在结合可视化平台将飞机装配过程模拟出来,完成数据与现场的有效匹配。

3.可视化平台

飞机装配过程的可视化是实现飞机装配过程的控制和装配生产线的可视化,是对飞机装配过程中测试和数据分析提供保证的系统。

飞机装配生产线的可视化平台主要实现的功能如图3.1.

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图3.1 装配生产线可视化平台功能

可视化平台将飞机装配的整个过程分为了四个主要部分,也就是图3.1中的四个站位,第一站位主要可视化的是飞机装配生产线中主要的工作平台和设备,二站位、三站位、四站位仅包含高集成工作平台的展示,在可视化平台中,是将飞机整个装配过程进行实时传送的,通过三维技术将场景进行模拟,视图分为正视图、俯视图、左右视图以及360度全景图。

可视化平台中还可以实现对装配线中单独设计进行查看,可以查找该设备在对飞机装配过程中的历史装配数据和现在正在工作的数据,同时还可以实现客户对现场的一些交流,可以有效的得到装配生产线的一些信息,同时因为本系统要接入MES系统,并且需要根据MES系统提交的请求来决定是否展示飞机的各个部件。

结论   

飞机的总装生产线技术水平要求非常高,对于建立孪生生产线系统也是一个非常巨大的调整,需要建立若干种关键技术来实现最终的控制,根据构件孪生系统的总体结构,同时对系统增加一些数据采集和分析的系统,通过这些先进技术完成飞机装配生产线的装配和质量控制,提升飞机的装配精度以及完成现代化、科学化、数字化的装配手段,飞机装配技术还在不断的提升中,需要几代飞机设计者不断的努力将飞机的技术更上一层楼。

参考文献

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[2]潘志毅.飞机装配工装智能设计关键技术研究与系统开发[D].南京:南京航空航天大学,2011.

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