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].     

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。     

大型飞机数字化装配在线测量技术研究

大型飞机数字化装配技术实现自动化精准装配,其主要特点是设计、制造和装配都采用数字量协调;数字化三维模型、数字化测量设备和自动化装配设备(工业机器人、自动钻铆机)集成应用,实现数字化装配[1].其中,数字化测量技术是大型飞机数字化制造的核心技术之一,能保证飞机装配过程中零部件制造的符合性、定位精确性和装配协调性.     

面向飞机蒙皮对缝的移动机器人自主跟踪方法

提出一种面向飞机蒙皮对缝的移动机器人自主跟踪方法,用以解决大型蒙皮上表面装配对缝的自动化测量问题.移动机器人包括对缝测量模块和运动控制模块,对缝测量模块在测量对缝间隙阶差的同时得到机器人相对于对缝的位姿,运动控制模块控制机器人自主调姿.基于双线结构光与对缝的相对位置关系,提出机器人在不同情况下的自主调姿方法,解决了机器...     

先进无损检测技术在复合材料缺陷检测中的应用

针对飞机复合材料构件全生命周期无损检测问题,介绍喷水超声C扫描技术、相控阵超声技术、空气耦合超声技术、激光超声技术和红外热成像技术在复合材料检测中的最新应用.研制大型喷水超声C扫描系统和新型超声、红外检测系统并开展试验研究,采用喷水超声方法,实现了蜂窝夹芯复合材料构件的C扫描检测;采用相控阵超声检测方法,实现了碳纤维复合材料R角检测;采用空气耦合超声方法,实现了蜂窝夹芯复合材料检测和PMMA板的导波检测;采用激光超声方法,实现了碳纤维复合材料分层检测;采用红外热成像方法,实现了蜂窝夹芯复合材料结构检测.研究表明,提出的超声、红外检测技术可以用于飞机复合材料构件全生命周期的大型结构检测、复杂结构检测、非接触检测、高精度检测和外场快速检测.     

大型飞机自动化装配技术

 简述了大型飞机及其结构特点,通过比较人与机器两种装配系统的特性,及分析装配自动化水平与装配成本等诸因素的关系曲线,指出了自动化装配技术在保证大型飞机结构长寿命、高效率、低成本研制和生产等方面的意义;对国外大型飞机的装配自动化发展状况进行了综述,简要分析了国外发展的几种主要自动化装配系统,总结了国外大型飞机的自动化装配水平;对西方国家在大型飞机自动化装配中采用的先进的装配理念和方法,如决定性装配方法等进行了概述。最后针对国内自动化装配水平低的现状和大型飞机研制和生产的需求,提出了发展模块化结构的自动化装配系统、贯彻并行工程理念、实现面向制造和面向装配的设计等发展建议。     

大型复材构件自动检测设备中超长梁的结构设计优化及其变形控制

CUS-6000大型超声自动扫描成像检测设备是中航工业北京航空制造工程研究所针对大型复合材料构件的高效自动化检测,研制的20通道大型超声自动化检测设备.在设备的研制过程中,采用有限元方法,广泛计算了多种结构方案和工况条件,提取扫描头部位的变形值,通过数值插值的方法得到各种变形参数随扫描头移动的关系曲线,计算结果对横梁反...     

航空制造涂装机器人研究进展

航空大型零部件的自动化涂装集机械、电子、控制、传感器及软硬件系统等技术为一体,是实现航空大型零部件自动化喷涂的关键制造工艺,也是我国争夺国际大飞机市场急需攻克的核心技术之一。总结了涂装机器人的研究现状,介绍了涂装机器人的最新进展,归纳了行业发展中面临的主要问题,探讨了未来机器人的发展趋势。     

双框架飞机蒙皮检测机器人切换运动控制方法

针对一种双框架飞机蒙皮检测机器人,通过分析该机器人在飞机表面上的受力情况,在飞机表面该机器人受到了非完整约束,基于牛顿-欧拉法建立了机器人非完整约束动力学模型。根据机器人机械结构和运动步态分析,将该非完整机器人系统分为子系统A和子系统B。为了实现机器人在飞机表面运动,采用反演技术和快速Terminal滑模控制相结合的思想对系统设计了控制器,提出了一种反演-滑模控制方法;对于非完整机器人子系统A和子系统B,设计了一种基于事件驱动的切换策略,实现了机器人对期望轨迹的全局渐近跟踪,并利用Lyapunov稳定性证明系统的跟踪误差收敛。仿真和试验表明,采用该切换策略和反演-滑模控制方法,双框架飞机蒙皮检测机器人可以在飞机表面自由运动并进行损伤检测,具有良好的可靠性和稳定性。     

飞机大型复杂构件三维数字化协同测量方法研究

针对飞机大型复杂整体结构件装配对测量技术的差异化需求,开展了基于Metronor双相机跟踪系统、手持式光笔和Aicon扫描仪的协同测量方法研究,给出了手持式光笔和三维跟踪扫描测量的技术方案,省去了反光标识点粘贴和去除工作,并在4m×3m×2m空间内进行了工艺测试,测量误差不超过0.075mm,可实现内部隐藏特征、孔位信息、轴线、配合型面、气动外形和间隙阶差的测量,满足了飞机装配大型复杂结构件装配的三维数字化测量需求。     

数字化协同测量在飞机弱刚性零件加工中的应用

针对飞机弱刚性蒙皮零件的高精度加工要求,通过机器人铣削系统协同标定、蒙皮边界提取与逆向建模、末端执行器定位修正等技术研究,实现飞机蒙皮、口盖、壁板类结构件边部余量检测及加工在线修正,边界测量精度0.1mm,末端执行器定位误差不大于0.2mm。经验证,本研究满足了四代机制造对数字化测量的要求,显著提高了飞机蒙皮壁板自动化铣削和数字化水平,促进了飞机制造从传统的手工装配向智能化装配模式的跨越。     

关于飞机数字化装配对接技术的研究

飞机部件对接技术是把构成飞机基本结构的各个部件连接在一起,形成机身、机翼或整个飞机的过程。近年来,随着数控加工技术、激光测量技术、计算机控制技术、机器人技术、计算机网络和应用集成技术的迅猛发展,飞机装配由人工装配转化为半自动化、自动化装配。     

基于激光跟踪仪T-Probe的数字化装配检测

激光跟踪仪测量系统在飞机装配工装制造和工装检测方面的应用已趋于成熟,但在产品外形测量中应用不是十分广泛。通过对Leica AT901-MR激光跟踪仪测量系统功用及原理分析,重点对T-Probe的使用进行研究,摸索和总结了一套适用于型胎、大型装配件等的测量方法,具有推广价值,同时为进一步研究飞机数字化装配检测技术打下良好基础。     

大型复合材料机身壁板多机器人协同装配调姿控形方法

针对飞机大型复合材料机身壁板尺寸大、曲率大、外形偏差不易控制等装配工艺特点，提出了一种基于多机器人协同的复合材料机身壁板装配调姿控形方法。实现了各机器人末端夹持单元预定位，并建立了多机器人柔性装配工装的全局运动学模型；通过多机器人主从协同运动实现复合材料机身壁板的调姿定位，分析了协同运动误差；构建了壁板形状控制点偏差与机器人运动量的变换关系，通过机器人的运动实现了复合材料机身壁板的形状控制。最后，对所提出的方法进行了应用实验验证，结果表明采用主从协同运动的调姿方法，调姿定位精度优于0.08 mm。形状调控后复合材料机身壁板形状精度可达0.6 mm，证明了该方法的可行性和有效性。     

基于Patran二次开发的机身结构参数化建模

为缩短建立结构模型的周期,针对某大型运输机机身结构,应用PCL语言开发了-个参数化快速建模软件.其中,采用了一种二次曲线描述飞机机身理论外形的方法,该方法可以用极少的参数来描述飞机各种部件的理论外形.实例表明,运用该软件能快速自动地生成飞机机身结构模型,提高了建模效率.     

基于激光扫描的飞机蒙皮下陷特征点提取

飞机蒙皮下陷加工质量对飞机的整体重量有较大影响,对维持外形表面也有着重要作用,在大型飞机蒙皮的制造中,对飞机蒙皮下陷的加工精度也提出了较高的要求。提出了一种基于激光扫描的蒙皮下陷特征点提取方法,以达到实现飞机蒙皮下陷特征数字化检测的目的。首先,对扫描线点云数据进行扫描线的识别区分,并进行三维数据降维处理;然后,通过一阶差分计算每一点的前后一阶导数,通过判断矢量角度提取下陷点,并通过比较下陷点的曲率寻找到下陷位置的边界点;最后,将边界点向上表面数据点拟合的直线进行投影,将获得投影点作为蒙皮下陷特征点。该方法直接处理T-Scan扫描获取的扫描线点云数据。通过对实际蒙皮件测量处理,试验表明该方法有较好的实用性,下陷特征点的提取精度较高。     

基于CAD的飞机结构数字化逆向设计研究

针对飞机结构数字化逆向设计流程的缺失性,以及现有逆向工程方法的不适用性,本文结合飞机结构典型的装配设计理念与传力受力特性,提出了一套涵括外形测量、结构分析、CAD建模与装配等多个方面的新型飞机数字化结构逆向设计流程,并在外形测量中提出了选取测量机翼剖面的关键数据,比对现有翼型进行匹配的方案,在结构分析中通过外部铆钉位置确定结构内部承力件。依照该流程完成了TB200飞机整机结构的数字化逆向设计,充分证明了该逆向设计流程切实可行。     

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.     

飞机装配协同测量技术应用

针对飞机装配对大尺度、高精度、多任务和快速测量的需求,介绍了面向飞机数字化装配的测量基准标定、测量设备协同工作模式等方法,阐述了多系统协同测量的技术方案,基于USMN(Unified Spatial Metrology Network)构建包络飞机全尺寸的测量基准网,形成适应飞机装配的多系统协同测量模式,可实现内部隐藏特征、孔位信息、轴线、配合型面、气动外形和间隙阶差的测量,满足了飞机装配的三维数字化测量需求。最后以全机对合测量与大型零部件表面测量为例,验证协同测量的有效性。     

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.