飞机大部件对接测量方案的研究与应用

自从飞机开展数字化设计后,大大提高了飞机装配精度和质量,同时对装配过程的测量也提出了新的要求,因此,只有通过高效的测量手段和方案才能满足飞机装配精度。以大型灭火/水上救援水陆两栖飞机——AG600的三大部件对接为研究对象,基于测量体系的建立和激光跟踪仪测量转站技术,研究飞机大部件调姿的测量技术。该飞机大部件调姿的测量是利用激光跟踪仪对部件上的多个基准点进行测量,通过柔性装配工装实现飞机的姿态调整,进而达到飞机安装要求的测量调姿过程,对于传统测量方法,采用激光跟踪仪进行转站测量的方法,不失为最简单有效的大飞机部件对接测量方法。     

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.     

考虑半径补偿的三坐标测量数据精确配准方法

叶片模型的配准定位是叶片形状检测分析的一个核心环节,针对涡轮叶片的三坐标测量数据在基于迭代最近点的配准定位中与CAD模型表面点的配准关系不对应的问题,提出一种考虑半径补偿的精确配准方法。在求取配准点集的过程当中考虑到半径补偿,使得测量点集与待配准点集之间的关系相对应,进而获取更高的配准精度。进行基于仿真数据的配准试验及对比,给出了基于实测数据的应用与分析,验证了该方法的精确性与实用性。结果表明,考虑半径补偿的三坐标测量数据精确配准方法是可行的。     

工业摄影测量技术发展及其在航空制造中的应用

本文系统阐述了工业摄影测量技术的基本原理、发展现状及趋势,以及测量模式与其技术特点,并结合飞机部件外形测量与全尺寸飞机结构试验位移测量两个实例进行了应用分析,为我国航空制造中的大型复杂部件的快速自动化装配、检测等提供了借鉴和参考。     

飞机装配几何量质量检测体系构建及关键技术

针对新一代飞机装配过程几何量检测的高精度、高效率和高可靠性需求,分析了飞机装配过程几何量检测特征和具体的检测要求,提出了用于不同测量任务的测量方法,构建了装配几何量质量检测体系。研究了复杂装配现场多源异构整体测量工艺仿真及精度优化、三维点云数据的拟合与对齐和基于整体测量场的多系统协同测量3项关键技术,开发了装配检测质量管理平台,实现了检测数据管理信息化,为后续装配提供数据支撑,同步提升了飞机装配过程质控能力。     

基于关键测量特性的飞机装配检测数据建模研究

数字化测量辅助飞机装配技术是实现装配关系数字化协调、提高装配精度与效率的关键技术之一。基于数字化测量的装配过程依赖于产品设计、工艺设计、加工与部件装配等多个环节产生的数据,因此,构建统一的数据模型,实现各环节间的数据关联与映射,是实现基于数字化测量的装配过程监测、调控与质量保证的关键。本文首先提出了"关键测量特性"的概念,拟解决产品设计特性、工艺特性向测量特性的映射,并最终转化为关键测量点集;分析了飞机装配中关键测量特性间的几何数据关系,并揭示了其与部件关键装配关系之间的关联,在此基础上构建了以关键测量特性检测数据为节点的飞机装配广义尺寸链;通过对广义尺寸链各节点、组成环及封闭环的数学表达,构建飞机装配过程检测数据模型;讨论了该模型在飞机装配质量控制过程中的应用模式,并以翼身对接为案例,对基于关键测量特性的飞机装配过程检测数据建模过程及应用进行了阐述。     

飞机数字化柔性精准装配技术研究及应用

<正>飞机部件数字化装配系统非常复杂,它集成了飞机装配工艺学、飞机制造技术、数字化测量与控制技术、三维CAD系统仿真和机械结构力学等,涉及专业学科较多。本文通过对数字化柔性工装执行系统、大尺度光学数字化测量检验系统、控制系统和数字化自动柔性装配工艺的研究,构建了符合国内产品特点和生产组织管理方式的柔性数字化装配系统。在控制系统的统一协调下,对现场数据     

飞机部件装配数字化柔性工装技术研究

面向新一代飞机机身部件数字化、柔性化装配需求,基于柔性工装技术,设计了飞机机身部件数字化柔性装配工装系统.通过研究数字化柔性装配工装及其相关技术,详细设计了柔性工装的机械系统,建立了基于现场总线技术的工装运动多轴控制系统,开发了柔性工装系统专用的装配数据生成软件.飞机部件装配数字化柔性工装的设计,为在国内推广应用柔性装...     

测量驱动的飞机部件数字化对接系统实现技术研究

本文将飞机部件数字化对接系统分为硬件设备和软件系统两部分,通过分析测量驱动的部件数字化对接装配过程,研究数字化对接实现的关键技术,提出并开发了部件数字化对接支持系统,基于三维模型进行测量方案规划,并基于测量数据进行部件状态的监控和分析,进而实现部件的快速、精确、自动对接。     

面向飞机装配过程的数字化预装配检测系统

面向飞机装配过程的数字化预装配检测系统可以在飞机部件实际装配过程之前,对装配件与装配体进行数据采集,用实际采集到的数据取代传统数字化装配仿真分析过程使用的单一理论模型数据,然后在Open CASCADE环境下对飞机数字化装配过程中出现的质量问题进行预估,并对数字化装配过程进行仿真分析。     

AutoScan系列复杂零件自动化三维测量装备开发与应用

自动化三维测量可实现复杂零件的精度检测,为后续工艺优化提供基础数据,是保证航空航天领域复杂零件成形精度的关键技术,但应用时尚存在以下问题：其一,自动化三维测量视点规划仍以人工示教为主,规划效率低、效果差;其二,锻造成形等工业现场工况恶劣,易使系统预先标定的参数发生漂移,测量精度难以保证;其三,多视测量数据拼接仍主要采用标志点拼接的方式,过程繁琐,应用局限大;其四,在线自动化测量时受工装夹具等影响,测量点云中存在大量背景噪声,影响数据自动处理的精度与稳定性。针对上述难题,介绍了基于双目测头的自动化测量视点规划、基于耦合焦距比例约束的系统参数自标定、基于全局优化的多视测量数据拼接、基于自适应阈值迭代最近点（ICP）点云背景噪声自动去除等关键技术;在此基础上,研制了系列自动化三维测量装备,包括PowerVirtualPlan视点规划软件、PowerScan三维测量软件、iPoint3D数据处理软件的开发;最后,介绍自动化三维测量装备在航天航空等领域的工程应用情况。     

毛坯海量点集与CAD数模的自适应快速精确配准方法研究

航空复杂锻铸件毛坯海量的扫描点集与CAD数模进行精确配准时,由于点集数量巨大数模面也较多,同时点集与数模面之间无任何关联关系,给配准算法带来了巨大的计算量,严重制约加工效率。为提高配准效率,提出一种快速精确配准毛坯点集与CAD数模的自适应方法,即利用配准面提取参与配准的数据点,建立点面之间的一一对应关系,通过对配准面进行分类并不断选取参与配准的特征面及相应的数据点加入配准,直至各面都很好地满足加工要求。最后利用实例验证了本算法的高效性和可靠性。     

二维图像拼接技术研究综述

图像拼接是指将具有重叠区域的小视角、低分辨率的多张图像，经过相应的图像配准与融合算法，拼接成一张具有高分辨率、宽视角的全景图像。针对二维图像拼接方法，综述了将二维图像拼接技术应用于图像处理领域的最新研究进展，重点介绍和总结了图像配准方法和图像融合方法。其中，图像配准方法涵盖了基于SIFT、SURF和Harris点特征的提取方法。分析了各种算法的主要进展、典型算法的原理和优缺点以及国内外研究发展现状。最后，通过各种方法研究与应用情况推测，展望了未来图像拼接技术的发展趋势。     

民用航空器注册号识别的鲁棒性方法研究

为了提高空管自动化水平并降低运行成本,提出一种基于计算机图像处理技术的民用航空器注册号识别方法.首先将全局阈值分割算法与形态学分割算法结合,实现对航空器图像中注册号的精确定位.然后采用主成分分析法解决注册号倾斜校正问题,并分别针对粘连和非粘连情况的注册号字符进行有效切割.最后利用基于特征提取的模板匹配算法,完成对注册号字符的准确识别.在此基础上,基于MATLAB搭建实验测试平台对上述方法进行仿真验证.实验结果表明,方法能够针对不同角度拍摄的航空器图像快速、准确地识别其注册号,单幅图像识别耗时在0.5 s左右.相比于其他方法,在图像拍摄方面要求较低,有效性与鲁棒性较高,计算速度较快,可以满足实时监控的需求.     

An optimal method of posture adjustment in aircraft fuselage joining assembly with engineering constraints

Posture of an aircraft fuselage can be evaluated based on the coordinate values of measure points fixed on the aircraft fuselage in aircraft final assembly. Posture adjustment is carried out by rotation and translation of the aircraft fuselage to make sure that the actual coordinate values of the measure points are coincided with the theoretical ones read from the computer aided design(CAD) model. The point registration method of posture adjustment without considering engineering constraints may cause out-of-tolerance for some engineering constraints. Hence, engineering constraints such as plane symmetry of two points, as well as coplanar and collinear of the multipoint should be considered in the new optimal method of posture adjustment in aircraft fuselage joining assembly. Based on the point registration model, a multi-objective optimization model of posture adjustment considering engineering constraints including collinear, coplanar, and symmetry constraints is established and represented by a uniform vector function. The weights of constraint conditions can be set freely in the optimization model to reflect the importance of the corresponding constraints in aircraft fuselage joining assembly. The rotation and translation parameters of posture adjustment are obtained by the proposed multi-objective optimization algorithm based on the Gauss-Newton method. Results of an example of aircraft fuselage joining assembly show that constraint errors of posture adjustment obtained by the multi-objective optimization model are not out of tolerance for design constraint errors and satisfy the requirement of aircraft fuselage joining assembly.     

基于有向点集的多面多孔式装配偏差分析与协调

多面多孔式装配是航天航空等大尺度部件装配/装调常见的连接形式之一,其空间装配关系复杂,调配环节多且存在耦合,以试错式的装配作业方式存在难度大、需反复试装与调配、装配质量一致性差、装配效率低等问题。采用"有向点"表征轴/孔配合的空间装配关系,提出了一种基于有向点集的多面多孔式装配协调数学模型,通过奇异值分解（SVD）分解法对基于有向点集的协调模型进行最优匹配运算,给出了装配调整量的计算方法。最后,以实际工程需求为应用背景,在实验室环境下进行了多面多孔式装配协调试验,结果表明基于测量数据的装配偏差分析与装配调整量计算方法可行。     

复杂结构飞行器的飞行载荷建模方法研究

复杂结构飞行器的传统飞行载荷建模方法存在误差大、效率低的问题。考虑电桥指标及载荷方程指标对载荷模型的综合影响,提出一种飞行载荷改进建模方法,以多梁多墙结构为例,基于某型机机翼地面载荷校准试验数据建立载荷模型,将改进方法与传统方法计算的弯矩及剪力进行对比,结合试飞数据对改进方法所得模型进行验证。结果表明：该飞行载荷改进建...