基于数字化测量的飞机型架装配技术探究

基于数字化测量的飞机型架装配技术探究

崔寅凯

航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司

航空制造业在发展的过程中需要在传统装配方式的基础上进行优化和完善，数字化测量设备的应用可以提高测量的精准度，而且也可以提高工作效率，对行业的数字化发展有着积极的影响。虽然各个行业都实现了数字化发展，但是在飞机装配中还没有得到广泛应用，需要将现代化的科学技术应用到飞机型架装配中，改变传统的飞机装配模式，实现飞机型架装配技术的科学运用，提升飞机制造效率。

一、基于数字化测量的工作原理

1、激光测量设备的应用

激光跟踪测量设备在应用的过程中，会通过内部的角编码器和绝对干涉仪，对各个空间位置、设备之间的距离和角度进行测量。绝对干涉仪中由两部分构成，相互之间可以协作应用也可以独立操作。应用计算机设备和技术可以将激光跟踪测量设备测量的数据进行可视化处理，以此获得准确数据。跟踪设备在应用的过程中不会出现温度过高的情况，所以测量的数据都可以得到的保证。即使出现一定的误差情况，也可以自动进行校对处理，对误差进行补偿，减少误差的产生。激光测量设备中的激光可以对测量构件进行跟踪锁定，而且还会应用摄像机进行记录，即使在较远的距离，也可以自动确定构件的位置，在实际应用过程中，操作比较便利，不会出现二次接光的误差现象。

2、基于MBD模型装配型架技术

飞机装配支架是飞机制造中的重要组成部分，其可以对飞机中各个零件的位置进行确定，结合飞机制造的实际情况对不同零件进行调整。并应用MBD技术进行飞机型架的测量工作，在确定型架工具球点的位置时，会将其输入到软件中，掌握球点的具体坐标，进行整体坐标系的建立。然后应用CAD模型与坐标系模型进行对比，实现对飞机各个零件位置的确定，并进行系统监测。

在进行飞机型架装配的过程中，首先要进行科学设计，设计人员就可以确定好装配基准点，将其在坐标系中体现出来，确定型架坐标系。在进行构建的过程中可以采用6点定位的方法，将零件在空间中的位置明确的体现出来。定位器在应用的过程中至少要确定两个衬套孔，进行靶球位置的固定，主要的目的就是确定零件在空间中的位置。

二、基于数字化测量的飞机型架装配技术

将数字化技术应用到飞机型架装配中，利用先进技术进行各零件的测量工作，不但可以减少测量误差的产生，也可以在原来飞机装配的基础上提高工作质量和效率，确保飞机制造中各个环节的有序开展。该项技术在应用的过程中，首先要进行坐标系模型的构建，然后安装定位器确定好各个零件设备的位置，再对飞机型架的各项功能进行分析，最后进行数据可视化，完善数据报告。

1、型架坐标系的构建

在进行坐标系模型的构建时，通过MBD模型中的信息数据，设计不同的飞机型架制作方案，根据设计方案来进行坐标系统，实现对误差情况的有效控制，保证测量数据的精准性。在实际操作的过程中，首先对型架进行测量和定位，在明确测量准基点之后，对相关参数进行模拟分析，结合实际情况对各项参数进行完善和补偿，进行反复测量之后取平均值，保证结果的准确性，然后根据最终的数据进行型架坐标系统的构建，实现坐标系的合理应用。在操作过程中需要对误差进行有效控制，对于不同类型的型架结构，需要确定好型架的具体位置后再进行参数的测量，并进行统一处理。对于所得的数据结果需要深入分析，取平均值作为型架坐标的理论数值，这样可以保证型架坐标系的完整性和精准性，然后按照坐标系统中的相关数据来进行飞机型架零件的安装，要严格按照坐标系参数进行操作，减少误差的产生。

2、型架定位器的安装

利用MBD技术可以将定位器上的OTP点理论值进导入到测量软件之中，然后通过监测窗口的设置就可以获得OTP的对比数值。在通过对比数值的分析就可以了解到理论数值以及测量数值的偏差，对于存在偏差的数值要利用定位器调整控制，提升其精准性。选择其中一个OTP作为基准参数，然后调整测量数值(x'，y'，z')，保证(x'，y'，z')三个值全部符合公差;第二个OTP点(x'，y'，z')其中的两个值需要保证公差，第三个值参考;最后一个OTP点(x'，y'，z')只有其中一个值需要保证公差，但必须是第二个OTP点需要保证公差的两值之一，其余两个值参考，进而确定6个自由度。

3、型架功能性分析

飞机型架装配完成后，需要做好功能的分析和检验工作，将CAD模型应用测量软进行检验，测量软件会将型架定位作为核心，对飞机型架中的其他零件位置进行测量，如果存在问题，会直接显示出来。

4、误差分析

基于数字化测量的飞机型架装配技术在应用的过程中也会出现误差问题，误差的类型有很多，主要体现在以下几个方面：

（1）系统误差

激光测量设备中的干涉仪在实际应用的过程中会受到激光、大气环境和测量距离的影响，容易产生误差问题。

（2）环境误差

测量工作会受到外界环境因素的影响，温度、气压和气流的变化都会导致误差的产生。而且如果在测量的过程中，地板发生震动，也会出现误差情况。

（3）人为误差

人为误差主要指的是工作人员不正确的操作行而导致误差的产生，所以，在实际操作的过程中，需要按照一定的标准进行操作，在测量工作开展的过程中，避免出现断光的情况，实现对误差的有效控制。

5、生成数据报告

在确定好飞机型架装配中各零件的位置时，需要对各项数据进行分析，然后将最终的结果用数据报告的形式体现出来，这样方便后续的维修处理，可以根据数据报告进行返修工作。

结语：飞机制造技术的数字化水平越来越高，提升了飞机制造过程中各个环节的质量和效率。MBD技术在目前的飞机制造中应用的比较广泛，通过激光跟踪测量设备可以对每个零件的空间位置进行测量和确定，保证各项参数的精准度，有利于飞机型架装配工作的顺利开展，有助于飞机制造行业的进一步发展。

参考文献：

[1]丛培源.数字化测量技术在型架装配中的应用研究[D].浙江大学,2015.

[2]付刺利.数字化测量在飞机型架装配技术中的应用研究[J].科技展望,2016(19).