飞机大尺寸自动化柔性测量技术研究进展

飞机大尺寸零部件具有结构复杂、外形尺寸大等特点。传统的单一测量手段如激光跟踪仪,因测量效率低等问题,越来越难以满足飞机智能制造的高精度、高效率的测量需求。大尺寸自动化柔性测量技术作为一种新兴的组合式测量方法,突破了单一测量设备测量效率低的难题,以其高精度、高效率测量的优势,在航空测量领域展现了极强的发展应用前景。针对飞机制造过程中大尺寸自动化柔性测量技术的研究,本文首先综述了飞机大尺寸测量场构建的相关进展。其次,介绍了自动化柔性扫描路径规划的研究进展。然后,列举了柔性化测量在飞机蒙皮间隙测量、整机水平测量和数字化预装配等方面的应用现状。最终总结得出,飞机自动化柔性大尺寸测量技术的研究对提高飞机制造过程中的质量控制具有重要的实际意义。     

智能移动三坐标辅助定位的自适应控制方法

飞机部件的外形测量与误差评估是提升飞机装配质量的关键。针对测量工作要求高精度、高效率和无需专用工装的情况,同时针对被测对象外形尺寸大、各部位测量规范不同等难点,提出一种基于激光跟踪仪的智能移动三坐标辅助定位自适应控制技术。该技术以激光跟踪仪作为测量工具,以直角三坐标伺服机构作为靶标的辅助定位 装置,通过对直角三坐标伺服机构及导航小车进行任务规划与优化;同时激光跟踪仪实时反馈靶标目标位置,从而以最优路径的方式实现对测量机构多站位自主移动的全闭环自适应控制,提高了靶标的定位精度及测量效率。本文在线对测量数据进行了快速处理,得出了误差分布图,并精确地反映了测量点位的误差。实验结果表明：该方法可实现大尺寸部件的高精度快速测量,满足飞机大部件的测量要求。     

自动化钻孔系统柔性控制

针对飞机柔性装配中的壁板精确制孔问题,提出了采用工业机器人与末端执行器柔性自动化协同控制的钻孔的系统方案,实现了对飞机壁板的自动化精确制孔任务。柔性自动化钻孔控制软件系统健壮、开放性好、集成度高、钻孔效率达3～4个/min。所以,采用工业机器人钻孔系统柔性自动化控制能够满足飞机工业对精度、产量、柔性、成本等诸多要求。     

基于特征和约束的飞机反求建模

提出了基于特征和约束的飞机外形争结构件反求建模方法.针对飞机测量数据,运用内存映射和栅格划分技术进行预处理,在此基础上实现了针对大规模测量数据的平滑、修复、多视拼合及区域划分算法.根据飞机外形特点,综合运用分片连续样条曲面、裁剪曲面、规则曲面和直纹面拟合方法求取全机外形,采用曲面变形技术修改外形以满足必要的工裳约束,提出了基于曲面、实体特征分解的飞机结构件反求方法;设计了凸块、型腔等基本特征识别和参数提取算法,以及反求平面轮廓线和辅助参数重建拉伸、旋转、扫掠等复杂轮廓特征的算法.对于二次曲面,识别曲面类型及约束,然后基于约束重建了曲面整体.对于飞机外形相关的结构件,当贴合面较窄、外形线接近于直线时,采用直纹面逼近,否则由蒙皮曲面等距间接求取.最后,各重建特征通过裁剪、缝合、特征融合等操作得到最终实体模型.     

飞机尾旋三维测量试验的改进方法

飞机尾旋试验是研究飞机进入尾旋特征以及提出如何改出尾旋的方法.传统测量飞机尾旋运动姿态的实验自动化程度低、人工操作复杂费时,因此针对这些问题开发了一套基于特征点测量的改进方法.主要是基于机器视觉的三维测量原理,能动态测量飞机模型的三维特征点并计算出模型的各个姿态角度.在标记检测时采用了新的标记检测方法,提高了标记布局及图像识别的灵活度;姿态角的计算是根据坐标系转换而得到的.根据改进方法研制的系统操作简单、整个测量过程只需30min左右;并且数据有效率控制在90%以上;姿态角的精度控制在±1°以内.该系统在中国空气动力研究与发展中心立式风洞中的飞机自由尾旋实验中得到了很好的应用.     

多源集成式大飞机蒙皮在机测量方法

大飞机蒙皮装夹后呈现较大变形,按照理论程序直接加工将导致零件报废,在机测量获取蒙皮曲面实际形状是零件加工合格的重要保证,而传统的接触式检测方法效率低,影响零件制造周期。本文中提出了一种蒙皮多源集成式在机测量方法（Multi-source integrated on-line measurement,MSIM）。该方法首先通过大型蒙皮在机激光扫描硬件集成,实现大型蒙皮在机快速扫描,然后以高精度的接触式测量数据为基准,建立了多源测量数据间的残差逼近模型,进而通过加权集成生成高精度蒙皮实际型面。实验证明,该方法生成的大型蒙皮实际曲面比相关方法具有明显优势,满足了大飞机蒙皮高精高效在机测量需求。     

基于三维点云处理的整流蒙皮修配量提取技术

在飞机翼身对接过程中,需要在翼身对接处的外表面覆盖整流蒙皮,以维持飞机的气动外形.为了确保在装配整流蒙皮时,蒙皮间的配合间隙量满足设计要求,需要精确修配其加工余量,故本文提出了一种基于三维点云处理的飞机蒙皮修配量提取技术.首先对扫描的机翼机身对接数据进行预处理获取关键点;然后对关键点和模型蒙皮数据计算直方图特征描述子,...     

基于全向移动与多点柔性支撑的飞机大部件运输技术

为实现飞机大部件车间级运输机动灵活,基于全向移动技术,提出了一种飞机大部件全向移动运输平台,以满足大尺寸空间、重载条件的运输作业要求;为改变当前企业一车一用、专车专用现象,基于柔性的思想,提出了一种多点柔性支撑系统。结合某型飞机机翼大部件特点,实际研制了一辆全向移动柔性运输架车样车,在此基础上开发了相应控制与离线编程系统。研究结果表明:架车可以实现较高精度的全向移动,具有较大的灵活性,能够满足飞机部件柔性运输要求。     

用于飞机零部件制造装配的柔性工装数控系统(英文)

研究了柔性工装计算机数字控制(Computer numerical control,CNC)系统,该系统适于控制多种用于飞机零部件制造和装配的柔性工装设备。给出了柔性工装的机械结构分类,分析了柔性工装设备的控制需求。同时提出了一种CNC系统的硬件和软件架构,并予以实现。该系统利用配置参数描述柔性工装的机械结构。根据配置参数,CNC系统可以自动生成其控制功能和人机界面(Human machine interface,HMI)操作功能。将该CNC系统应用于某蒙皮-桁条装配柔性工装设备,结果证明了系统的有效性。     

基于飞机壁板特征的扫描路径生成方法研究

为解决航空制造业数字化测量过程中复杂零部件不能完整测量的问题,提出了一种基于特征识别的飞机零部件扫描路径生成方法。对于一个飞机零部件的数字模型,本文的目标是对其中存在的槽特征、筋特征给出若干条扫描路径,使持有扫描仪的机械臂能沿此路径对该零部件的各类特征进行完整精细地扫描。本文采用区域分割的方法对各类特征进行分割和提取。考虑到槽、筋等特征中不易被扫描到的区域均为和扫描方向近似垂直特征面,在对模型进行区域分割之后,将这些特征面进行提取,作为后续处理的基础。扫描路径的规划主要是通过分析提取出的特征面来进行的:将每个特征面投影到一个二维平面内,并在二维空间内对该特征面生成一条合适的扫描路径,将该路径投影返回三维后,对其沿着一定角度进行偏置,得到了最终的三维扫描路径。实验结果显示,本文提出的方法能够准确地生成飞机零部件数字模型的扫描路径,适用于航空制造业的实际数字化测量过程。     

测液体粘滞系数的一种方法

本文介绍了一种测液体粘滞系数的方法－“落球法”，该方法装置简单，原理清楚，有利于拓宽学生的视野，培养和提高学生的实际技能和处理数据的能力。     

基于LabVIEW的温度测量记录系统

论述用单片机和虚拟仪器通过串口通信实现温度测量记录系统的原理、硬件结构、软件设计及该系统对温度进行测量、存盘。     

“混沌”在测量中的应用

混沌系统是一个极不稳定极不平衡的系统，能否用它来测量稳定的信号？本文从理论上和特定电路实验中肯定了混沌测量方法，一呈这个观点完全实现将对测量技术以及非线性科学研究主生极大影响。     

飞机座舱压力的控制与测量

本文通过可控性分析和可观察性分析指出,现有的座舱压力控制系统不是状态完全可控制的,因而不是好的方法。本文提出一种新的控制测量方案,采用压力变化速率控制系统和压力测量系统。它是状态完全可控和状态完全可观察的。此外它还有另外两个优点,因而是一个好的方案。     

数字式重力计量设备电磁兼容性

针对数字式重力计量设备,提出了基于传导电磁干扰(Electromagnetic interference,EMI)噪声抑制的噪声分离网络优化结构和电感电容优化滤波器设计,以及基于辐射噪声抑制的传输线共模电流分析方法,并进行了详细阐述。实验结果表明,本文方法不仅可使设备满足GB9254的EMI检测标准,而且设计的优化滤波器可减小寄生参数影响和降低经济成本,同时辐射噪声抑制避免了借助电波暗室测量及电磁屏蔽等复杂辐射EMI噪声估计和抑制措施。     

堆积粉尘本构方程的实验测试

确定堆积粉尘的本构方程对讨论有关现象是十分重要的。设计了一种测试方法 ,利用阴影摄影和带示踪粒子的X光脉冲摄影 ,记录激波与堆积粉尘相互作用的流场 ,再通过对该流场的理论分析 ,以确定堆积粉尘的本构方程。以超细淀粉为例 ,对所测的方程做了实验验证。     

检测斜拉索张力的振动法及其应用

介绍了检测斜拉索张力的振动方法,并结合现场测试工作讨论了索力测量系统的硬件和软件设计。针对环境随机激励下斜拉索的低阶自振频率不容易识别的问题,研究了瞬态激励的检测试验方案和检测技术。工程实际应用表明:振动法检测斜拉索张力简便实用,所需仪器设备极易携带,检测结果可靠、精度高,且能满足工程应用要求。     

利用人工神经网络仿真GPS误差信号

GPS（Global positioning system）是一种在军事和民用方面广泛应用的定位系统。如何降低成本，提高精度是一个重要的课题。本文应用人工神经网络能够实现高度非线性的特点，在对地理位置已知点进行大量GSP实际测量的基础上，设计出一种BP网络，作为GPS误差信号模拟器。在给出时间和天气情况的条件下，该模型器能够输出GPS的实时误差，为应用系统中对GPS误差进行补偿提供依据。通过与实际测试数据相比较，证明这种方法具有较好的模拟效果。