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大型飞机装配中高精度测量技术运用研究

曾超

中航西安飞机工业集团股份有限公司,陕西省西安市,710000

摘要: 为攻克飞机装配难题,满足装配质量、装配精度需要,提升飞机服役年限。本文将基于问题导向视角,以解决大型飞机装配常见问题为目标,提出高精度测量技术应用策略,为提升技术实效性,从装配环节大空间尺寸、复合材料装配缺陷检测层面出发,指出技术应用路径,以期为持续保障装配质量提供技术保障,确保飞机质量符合预期要求。
关键词: 大型飞机;飞机装配;高精度测量法;装配质量
DOI:10.12721/ccn.2021.157026
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引言:作为飞机制造核心环节,飞机装配可通过多零部件配合连接,持续提升飞机精度,并对飞机服役性能产生直接影响。在航空制造业飞速发展的背景下,产品零部件精度愈发提高,为提升飞机装配质量,高质量对接飞机服役期间的多元化要求以及安全标准,加强对高精度测量技术的应用势在必行。

一、基于全生命周期视角下的大型飞机装配常见问题

装配推进环节,主要会存在下述几方面问题。其一,装配策划指导性不足。职责定位不明确,一旦出现装配失误问题,极易发生相互推卸责任等不良现象,甚至还会存在部分细节环节无人负责。其二,装配控制不严。安全制度控制逻辑缺位,安全风险措施完善度不够,一旦出现突发状况,极易处于无法应对的尴尬境地。且责任划分也较为形式化,并未真切落实到个人,这无疑会加大装配输出环节隐患等问题藏匿的可能。其三,验证充分度差。在装配完成后,缺少校核计算过程,无法快速对所存在的装配技术问题进行定位,长此以往,势必会使得操作漏洞消极作用进一步扩大。

二、高精度测量技术应用路径

为更好地实现问题解决,持续提升装配质量,人们已愈发重视对飞机装配测量的关注,提倡以高精度测量技术为发展引擎,为装配环节大空间尺寸及复合材料装配缺陷检测实现提供思路指引,从而达到有效提升最终装配精度目标。

(一)飞机装配大空间测量场

大空间测量场,通常以单种测量设备为“介”,实现具象化构建。具体构建期间,较易受坐标配准、环境等多重客观因素的影响,而使得整体的测量输出精度受到削弱。为有效地应对误差性问题,相关人员计划积极从配置优化、坐标系转化配准、不确定性评估等三方面出发,健全完善一体式高精度测量法应用逻辑[1]

1.测量场配置

配置工作的实现主要依赖于大空间测量法,充分以激光跟踪仪内在核心测量系统为“媒”,持续降低测量误差,有效保障测量精度能够与理想预期一致。具体工作推进期间,相关系统可充分接触反射器所反射的激光束,针对目标空间这一客体,实现位置测量。随后,便可依托干涉测距值、角度值等参数,得出具体的三维直角坐标。此测量技术可有效规避传统接触式测量的误差消极影响,实用价值显著。

2.坐标系转换

装配组装推进环节,为有效保障零件定位与其理想预期一致,不会存在定位误差等问题,通常会预先对一体式坐标系进行设定,随后再实现细节性组装。此时想要确保组装位置更为精准,就需要预先配备多个独立的测量站位,这无疑会使得整体的作业实践难度大大增大。而高精度测量法的出现,使问题迎刃而解,相关人员可充分借助空间数据处理法,将具有同一特性的节点,看作一个独立的增强型参照体系。在多体系坐标顺利构成大尺度参照体后,追踪器就可借助点集匹配措施,以最小二乘法为依托,持续优化转换精度,有效保证其最终输出的配准偏差可顺利<。

3.精度评估补偿

在装配完毕之后,需要应用多品类测量仪器,如:激光跟踪仪等,实现精度评估测量。但结合现实工作实况来看,先进的仪器设备,却较易受设备自身或环境等主客观因素的影响,而出现较不可控的误差问题,甚至会对最终的评估结果造成影响,制约着数据可靠价值的发挥。而以多站束平差为主的高精度测量技术出现,使问题迎来破冰点,技术的具体应用逻辑为:积极通过集成性建站误差评估算法,实现具象化数据收集,从而为动态修正目标的实现提供严密数据支撑。

(二)飞机大部件装配外形

作为飞机外形精度保障的关键,加强对于装配外形监测工作的重视,于装配质量优化提升方面也有着举足轻重的作用。通常情况下,大型飞机其外形装配部件尺寸相对较大,曲面形状也十分复杂,如若仅采用传统的测量设备实现精度测量,极易会使得精度与效率之间的相对矛盾愈发突出。鉴于此,为切实缓解精度、效率两者之间的矛盾,需自觉强化对高精度测量技术的应用,以技术赋能实现,深化外形轮廓、外形表面质量装配效能。

1.外形轮廓

基于性能组成视角来看,飞机气动、隐身功能,都与外形轮廓息息相关。而在高精度测量法的有效介入,可快速解决初期接触性测量精度不高等问题。充分以激光扫描法为“介”,在较短时间内,快速对大范围、大面积的曲面实现高精度测量,并帮助人们获得直观的点云数据,直至顺利获得点云数据之后,便可充分借助体素、高斯滤波算法,进行具象化去噪处理,从而有效保障最终的数据可利用价值更高。基于价值分析视角来看,此技术在有效减少误差方面有积极作用[2]

2.外形表面质量

飞机表面也可被称为飞机蒙皮,其对飞机气动外形功能的发挥也有着决定性影响。常规情况下,为保障飞机能够保持较为理想的空气动力学形状,更好地肩负起局部空气动力承受重任,通常会通过借助铆钉这一器具,将其牢牢固定在机翼框架外围。但在具体固定推进环节,却极易受多重因素的影响,而使得蒙皮接缝间隙、阶差过大,从而严重影响飞机气动功能。高精度测量法-基于线结构光视觉测量法的出现使问题得到解决,可充分借助传感器功能,快速且高效地实现蒙皮对缝阶差测量,并时刻将精度有效控制在区间,交出优质的蒙皮固定答卷,不会受间隙、阶差过大的消极影响,使得最终的飞机可服役年限被大大削弱。

(三)复合材料装配缺陷

随着复合材料应用力度的持续加深,在其机身、机翼等核心关键部位都可较常看到纤维增强树脂的身影。但结合现实材料介入实况来看,多元复合材料在装配落实期间,却极易受应力变更的影响,出现不可逆的脱粘或分层等问题,进而对产品使用安全造成严重威胁。如何有效规避核心复合材料装配缺陷问题,成为人们关注重点。

而在相关技术的有效介入之下,测量精度、效率提升成为可能。首先,人们可充分借助高精度信号提取措施,精准且高效地实现信号去噪处理,从客观层面上规避外界其他信号,对于特征信号数值的干扰。其次,人们还可借助高精度图像处理技术,以神经网络算法为依托,快速对缺陷位置进行定位分析,并通过多元颜色像素图形重建等措施,更为直观地对有缺陷区域以及无缺陷区域进行反应,如图1所示。图片1.png

图 1 基于高分辨率呈现的缺陷成像示例简图

最后,便可依据具体的成像视图实现措施针对性部署,进而有效保障装配缺陷能够被快速解决,获得优质且理想的装配效果。

结论:综上所述,为更好地迎合智能制造要求,高精度测量技术应用已愈发受到人们重视。本文以大型飞机装配为具体研究对象,通过深层次对高精度测量技术应用路径研究,顺利发现其在测量场构建、外形装配缺陷规避的积极作用,相信后续随着技术应用力度的持续加强,飞机制造水准势必会得到更进一步的提升。

参考文献:

[1]张开富,史越,骆彬,等.大型飞机装配中的高精度测量技术研究进展[J].激光与光电子学进展,2020,60(03):52-69.

[2]朱永国,黄翔,李泷杲,等.飞机装配高精度测量控制网精度分析与构建准则[J].中国机械工程,2020,25(20):2699-2704.

作者简介:曾超(1995.7—),男,汉族,四川遂宁人,硕士,助理工程师,研究方向:飞机装配