浅谈数字化测量技术在飞机装配中的应用

航空武器装备多品种、小批量和低成本快速研制的需求推动了测量设备在辅助加工、制造和装配中的高度集成.以波音、空客为代表的国外先进飞机装配生产线中,数字化测量技术的应用已由关键零部件的离线检测发展到贯穿于制造和装配的检测过程控制和故障维护等全过程的在线自动化测量,测量依据也由二维图样发展为三维CAD模型[1-3].而国内飞机装配中的数字化测量技术应用仅限于激光定位与测量技术在装配工装安装、调整中的初步工程化应用,在辅助飞机协调装配和过程控制方面还是空白,仅在近一两年对产品外形测量有些零星的技术探索.     

飞机自动化装配技术的发展

十余年来,以数字化、柔性化为特征的自动装配技术已成为飞机制造业发展的必然趋势。国外民机制造公司将之视作一项非常重要的核心技术,在单一产品数据源的数字量尺寸协调体系的基础上,采用数字化装配设计技术,通过装配仿真和虚拟现实技术等虚拟制造技术和并行工程实现装配过程优化,应用自动钻铆设备、柔性装配工装、数字化测量     

新一代飞机自动化智能化装配装备技术

数字化技术的应用是飞机制造业的一次革命性的变革,它将从根本上改变了传统的飞机装配技术[1].在现代飞机装配中,装配模式已从基于模拟量传递的刚性装配方式发展成为基于全三维数字量传递,以柔性工装为装配定位与夹紧平台,以数控柔性制孔单元和自动钻铆系统为自动化加工设备,以激光跟踪仪等数字化测量装置为在线检测工具,在装配数据及数控程序的协同驱动下,完成飞机部件的自动化装配过程的柔性装配模式,飞机装配已进入了数字化、自动化、柔性化、智能化装配时代.而航空专用装配装备技术发展成为推动飞机装配技术进步的引擎.     

飞机部件外形三维数字摄影测量技术

现代飞机对轻质、经济、安全和长寿命的追求,对飞机制造、安装精度提出了更高的要求,其中飞机部件外形装配精度在很大程度上决定了飞机的最终质量.传统的飞机部件装配主要依靠工装和工艺补偿来保证零部件之间的协调,依靠模线模板、光学仪器等装备检测外形准确度[1].这些方法精度差、效率低,已不能适应现代飞机发展的需求.国外先进飞机制造公司已经开始大规模将数字化测量系统引入飞机装配中,利用数字化测量系统高精度的测量、控制和分析系统,提升飞机装配精度[2].但现代飞机部件装配现场环境复杂多变,对测量设备的现场适应性、便携性提出了更高的要求,三维数字摄影测量技术作为一种高精度、非接触式测量的数字化测量手段,以其测量现场工作量小,快速、高效和不易受温度变化、振动等外界因素的干扰的优点而被航空航天企业接受.     

飞机装配过程数字化测量技术

自20世纪以来,飞机装配过程中的测量检测技术经历了从“定性检测、事后检验”到“定量测量、实时跟踪”的转变.随着飞机装配向智能化迈进,数字化测量技术已经成为飞机装配过程的重要因素,并不断向“智能测量、反馈控制”的目标发展.本文首先回顾了飞机装配过程中测量检测方法从模拟量到数字量演变的4个阶段.随后,根据数字化测量技术的基本原理和测量目标,从点位坐标测量、形状特征测量和曲面外形测量3大类对当前飞机产品装配过程中主要应用的数字化测量技术进行了归纳总结.     

编读往来

正随着航空工业的快速发展,产品尺寸不断增大,复杂程度日益提高,自动化水平迅速发展,需要对各类工件进行精密测量,甚至是动态的姿态测量。传统测量技术已无法满足高精度、快速检测的需求,亟须发展先进测量技术为新机研制提供技术保障。国外航空制造业的数字化测量技术应用已由关键零部件的离线检测发展为贯穿于制造、装配以及故障     

飞机数字化装配技术发展现状

近年来,随着飞机制造技术的不断发展,以数字化、柔性化为特征的飞机先进装配技术已成为航空制造企业的发展追求.基于数字量协调技术,已突破飞机制造过程中自动化的工艺规划、检测、定位、制孔和铆接等技术,实现了飞机制造的自动化装配.     

坐标测量机在航空领域的应用调查报告

三坐标测量机是数字化测量仪器的经典产品.随着坐标测量技术的发展,不断有新型的坐标测量设备面世.它具有通用性强,精度高、效率高、与CAD结合紧密等特点,因而在航空、航天、汽车、机床和模具工业的测量中发挥了重要作用、同时制造业的迅猛发展也对坐标测量设备不断提出新的要求.为更好地满足航空工业发展需要,<航空制造技术>以"坐标测量机在航空领域的应用"为主题展开调查,力求通过我们的调查为坐标测量设备供应商和航空领域用户搭建交流平台,了解坐标测量设备的应用现状、用户的需求以及推广应用中存在的问题,以便更好地为坐标测量设备供应商的产品研发、推广提供参考,为用户选购设备提供帮助.     

转、静子径向间隙数字化检测技术研究

随着航空发动机的不断发展,现有的间隙测量技术已经不能完全满足装配精度要求,测量技术亟待提升。利用电容式非接触测量原理研制出的同轴度检测设备,能够满足新型发动机对装配精度的要求。经试验验证,此种测量技术不仅达到了提高发动机装配过程中转、静子间隙检测精度的目的,还具有较强的适应性,可以推广到多种型号发动机上使用,为发动机数字化柔性装配奠定了基础。     

机身部件柔性装配数字化测量技术应用

随着航空制造技术的不断发展,我国现代飞机的装配工艺正由传统的模线模板、刚性工装等模拟量传递协调的方法向柔性装配的数字量传递的方法转变.数字化、自动化和信息化已经成为飞机装配的主流趋势.在"十一五"期间,各大主机厂、航空院校和研究所充分发挥产学研模式的优势,对数字化柔性装配技术进行了深入研究和应用,在飞机壁板类组件级柔性装配和大部件对接柔性装配方面取得了部分成果,有了比较成熟的应用,基于激光跟踪仪的数字化测量技术已经普遍应用于各主机厂[1-3].     

2015航空航天数字化测量技术论坛

<正>论坛主题"大尺寸数字化测量技术及在航空航天领域的应用"论坛内容三维测量技术及其在航空航天的应用面向智能制造的高精度动态实时测量技术飞机大尺寸数字化测量关键技术航空发动机叶片叶轮、整体叶盘、机匣等复杂零部件测量技术及质量控制系统基于MBO的集成测量技术测量数据处理技术三维数字摄影测量技术数字化测量技术及系统在飞机装配中的应用高效高精度测量方法及加工过程在线测量技术产品快速检测技术、逆向工程技术及应用激光跟踪、激光雷达及IGPS检测技术数字化检测工厂与航空航天数字化测量整体解决方案     

面向大型飞机装配的组合式大尺寸测量系统

现代先进飞机装配技术追求的是快速自动化装配对接,其主要特征是数字量协调取代模拟量协调,数字化定义模型、三维数字化测量设备和自动化装配设备(如工业机器人、定位器)的集成应用实现装配过程的自动化.其中,数字化测量技术是大型飞机数字化制造的核心组成技术,为飞机装配过程中检测和保证机体结构的制造符合性、定位精确性和装配协调的准确性提供了辅助技术手段[1].     

飞机装配质量数字化检测技术研究及应用

针对飞机装配过程质量评价对数字化测量技术的需求,开展了面向飞机装配的数字化测量特征设计、测量方案设计、多系统异构测量场构建、测量误差分析与修正等技术研究,并以表面类、内部结构特征、大部件对接和活动部件装配质量的控制为例,阐述了测量设备选型、整体测量场的构建方法及其应用效果.     

iGPS测量系统与激光跟踪仪在某飞机大部件数字化装配中的对比应用

数字化检测技术是现代飞机数字化制造的重要保证手段。目前激光跟踪仪是航空制造行业内广泛应用的主要数字化测量系统,而i GPS测量系统则是新兴的大空间尺寸测量系统。着重介绍了中航飞机公司采用两种数字化测量系统进行的工艺对比试验和工程应用验证的情况,并通过对比结果对两种测量系统的优劣进行初步分析。分析认为iGPS测量系统相对激光跟踪仪有一定优势,但组网精度和测量精度略低,其受工程发射器数量及产品结构、数字化装配系统的布局限制,测量精度会进一步受到影响。iGPS更适用于对测量精度相对要求较低、测量范围较大、测量效率有一定要求的数字化测量环境。     

基于三维模型的飞机数字化快速检测技术研究

随着飞机数字化设计与制造技术的发展,大型整体结构件用量的不断增加,以及民用飞机经济性与安全性要求的日益提高,对产品的制造精度也提出了更高要求,使产品检测难度日趋加大,从而对测量技术提出了新的需求,传统的测量技术已难以满足飞机零部件快速、高效、高精度检测要求.当前基于三维模型的数字化检测技术应用已成为打通飞机复杂零件与大尺寸零部件数字化设计、制造、检测一体化流程,提升检测效率与水平的关键环节.     

飞机数字化柔性装配工装技术

飞机柔性装配工装技术作为先进数字化装配技术的重要组成部分,在国内外航空企业得到了广泛关注和应用.迄今为止,飞机装配技术已经历了从手工装配、半自动化装配、自动化装配到柔性装配的发展历程[1-2].近年来,为了缩短飞机生产准备周期,开始向飞机产品的工艺装备提出了"柔性"的要求;另外同型号飞机的不同组件、部件或同类型飞机的对应组件、部件的工装很多具备基本相同或相似的特征,也为实现产品工装的"柔性"提供了可能,所以飞机柔性装配工装开始越来越多地应用到实践中.     

大尺寸精密测量技术及其应用

大尺寸精密测量技术应用问题是我国当前制造领域研究的热点问题.为了正确、高效应用大尺寸精密测量技术,首先对多种先进数字化测量系统进行分析对比,介绍了测量原理、特点及精度.其次,揭示了大尺寸精密测量与装配过程集成的内涵,以测量模型为核心实现多个环节的数据与过程集成.再次,提出了多数字化测量系统集成与数据融合基本架构,构建大尺寸数字化测量场.然后,给出了测量辅助装配中的核心算法及其与数据、过程间的关系,实现数据在装配过程中的传递.另外,为保证数字化检测技术应用,提出基于模型的检测规划与质量保证的基本架构.最后,研究了面向任务的测量不确定分析方案,总结不确定评估方法.     

室内空间测量定位系统在飞机制造装配中的应用*

在测量原理及系统架构的基础上,介绍了该系统在飞机制造装配中的应用,并结合航空制造装配中零组件数量多,尺寸各异、形状复杂的特点,提出将该系统作为全局控制网,配合终端精测的方法实现高效率、高精度、低成本的数字化精确装配.室内空间测量定位系统作为一种新型的数字化测量系统,在航空制造领域具有重要的应用前景.     

面向飞机数字化装配的结构设计技术

国外大型民机及军机装配中已大量采用数字化装配技术,使用数字驱动的自动化装配设备大幅提高了装配质量,缩短了装配周期.现代飞机的设计和装配已全面进入数字化时代,为满足我国飞机高精度、长寿命等结构完整性的更高要求,数字化装配技术的研究应用成为必然,结构数字化设计技术水平也需相应提高.     

基于全三维设计的航空紧固件信息表达

MBD模型将产品的设计、制造、检验、装配信息集成化,成为全三维设计过程准确、实时、可追溯到单一数据源,实现三维数字化制造、装配无纸化.占飞机整体零件数量半数以上的紧固件,种类繁多、造型复杂.针对紧固件信息设计、装配效率、准确率低的特点,提出了基于MBD的航空紧固件3D点线表达方式,分析航空紧固件及其相关信息的结构化管理组织方式,设计人员综合考虑零部件位置、载荷要求、变形程度等因素,确定紧固件型号,形成以3D点线形式表达紧固件并可直接交付装配部门的装配文件,使紧固件装配设计流程正规化、标准化.