虚拟环境下飞机线缆装配技术研究

虚拟装配技术作为一种典型的数字化装配技术,已经越来越多地被应用到飞机装配生产实践中。线缆在飞机上占有非常大的比重,其装配效率直接影响着飞机总装效率。然而由于线缆本身的柔性特征,决定了相比于刚性结构件的虚拟装配,飞机线缆的虚拟装配工作难度更大。本文对虚拟环境下的飞机线缆装配技术进行了系统性的介绍,并且讨论了基于DELMIA的飞机线缆装配仿真与基于人机交互设备的装配工艺优化两种目前比较主流的飞机线缆虚拟装配技术,最后进一步提出了该技术未来发展的方向。     

面向并行产品设计的虚拟装配技术在飞机设计中的应用

分析了虚拟装配技术与并行产品设计的关系 ,提出了在飞机设计中实施虚拟装配的基本要素和具体的实施方法     

基于轻量化模型的飞机装配过程虚拟仿真方法

飞机结构零件数量巨大、结构复杂、协调部位多,飞机装配在飞机制造过程中不仅劳动量大,而且质量要求高、技术难度大.因此,飞机装配在飞机制造中占有十分重要的地位,飞机装配工作量约占整个飞机制造总工作量的50％ ～60％[1],因此如何提高装配效率、降低装配劳动成本,是缩短整个飞机研制周期的关键[2-3].随着飞机数字化设计制造技术的快速发展,虚拟装配仿真技术已广泛应用于航空制造业,该技术的应用明显加快了装配工艺方案制定和实施的速度,有利于优化装配工艺方案,从而有效保证飞机的装配质量.     

飞机数字化装配技术

飞机产品数字化设计制造技术以全面采用数字化产品定义、数字化预装配、产品数据管理、并行工程和虚拟制造技术为主要标志,从根本上改变了飞机传统的设计与制造方式,大幅度地提高了飞机设计制造技术水平。     

DELMIA虚拟装配技术在飞机研制中的应用

数字企业精益制造交互式应用(Digital Enterprise Lean Manufacturing Interactive Application,DELMIA)虚拟装配技术能够真实模拟飞机的装配过程。在计算机上以可视化方式研究和解决飞机装配的可行性、可达性,验证装配工艺设计的合理性,及时发现工艺中存在的各种结构性和空间性等问题,并根据模拟、分析和装配工效评估的结果对工艺方法、工装结构和生产线布局等进行修改和优化,有效地提高了飞机装配质量、降低了研制成本和周期,是现代航空产品研制的新技术,也是并行工程的支持技术之一。     

虚拟现实和增强现实技术在飞机装配中的应用

随着计算机技术的发展,虚拟现实技术(Virtual Reality,VR)和增强现实技术(Augment Reality,AR)已经开始应用于飞机装配。使用VR技术,能够建立一个全三维的虚拟环境,使用AR技术可以将虚拟信息叠加到现实场景中,综合运用了AR和VR的混合现实技术(Mixed Reality,MR)所建立的虚拟环境可以提供更集中、更全面的装配信息,同时建模量也大大减少。基于MR技术的虚拟装配系统可以对装配所需的大量信息进行统一、集中的管理,可以大大缩短飞机装配前置时间,减少资源浪费并能够降低成本。将虚拟环境和真实环境相匹配并融合,对工作人员而言,拓展了信息获取的渠道和范围,加强了对重要信息的感知能力,同时也降低了对工作人员视觉空间能力的要求;对装配工作而言,可以大大减少装配误差的产生、缩短装配时间、提高装配效率和装配质量。     

面向飞机装配的装配动作混合仿真方法研究

为提高飞机装配工艺仿真效率,在对飞机装配作业分解与基本作业过程分段分析的基础上,对飞机装配作业中常见的装配动作进行归纳和仿真特性分析,总结出不同装配动作类型的快速仿真方法,即充分利用虚拟现实外设驱动虚拟人和算法驱动虚拟人的优点,来仿真不同特性的装配动作快速仿真。     

基于定制模板的飞机装配工艺设计

飞机装配技术是一项难度较大的综合性集成技术[1],是整个产品研制的龙头环节.近年来,国外飞机数字化装配技术发展迅速,以波音787、A380、F-35等为代表的新机型集中反映了该技术的发展趋势,如洛克希德·马丁公司在研制JSF战斗机X-35过程中明确提出[2]:采用数字化装配技术,要使JSF飞机的装配制造过程的周期缩短2/3;工艺装备减少90%以上;制造成本降低一半.欧洲空中客车公司改变过去传统的产品研制方法,采用虚拟制造及仿真技术,把空中客车试制周期从4年缩短为2.5年.     

基于测量数据的机身分段虚拟装配技术研究

大型民用飞机生产基地分散、装配质量要求高,在总装对接中出现装配不协调问题将会导致交付延期、成本增高。采用合理工艺手段确保零部件装配质量并能够对存在问题的零部件进行返修与调整是确保飞机总装质量的关键。将虚拟装配与数字化测量结合起来,通过采集不同机身分段对接关键特性外形、尺寸数据,将不同机身分段的测量数据拟合在同一个机身坐标系实现测量数据的虚拟装配,计算虚拟装配后对接要素之间的间隙、阶差、夹角以及形位公差等参数,依此评价机身分段装配对接后能否达到技术要求并为存在的问题提供解决方案与修正量。首先提出基于测量数据的虚拟装配技术,其次对该技术的关键点进行了研究并结合某型飞机机身分段装配对接进行技术验证与应用,该技术的应用有效降低了机身分段的返修率、提高了总装对接速度,取得了良好的效果。     

集成化虚拟装配系统体系结构研究

针对虚拟装配系统中的信息孤岛问题,提出了与CAD系统集成的虚拟装配系统体系结构.通过信息双向传递的VA-CADPIM模型实现虚拟装配系统与CAD系统的设计集成;采用虚拟手和鼠标、键盘的混合交互模式使设计者在沉浸式虚拟环境与非沉浸式CAD环境中相互切换,充分发挥沉浸式与非沉浸式环境的优势;通过分析系统信息流、运行原理及工作流程描述了系统的集成工作过程.基于CATIA V5及其二次开发环境,Immersion Virtual Hand SDK和组件技术实现了虚拟装配原型系统IVADS.通过某飞机的实例验证,表明该体系结构能够实现虚拟装配系统和CAD系统的无缝集成,具有较好的可扩展性和易移植性.     

集成化虚拟装配系统体系结构研究

针对虚拟装配系统中的信息孤岛问题,提出了与CAD系统集成的虚拟装配系统体系结构。通过信息双向传递的VA-CADPIM模型实现虚拟装配系统与CAD系统的设计集成;采用虚拟手和鼠标、键盘的混合交互模式使设计者在沉浸式虚拟环境与非沉浸式CAD环境中相互切换,充分发挥沉浸式与非沉浸式环境的优势;通过分析系统信息流、运行原理及工作流程描述了系统的集成工作过程。基于CATIA V5及其二次开发环境,Immersion Virtual Hand SDK和组件技术实现了虚拟装配原型系统IVADS。通过某飞机的实例验证,表明该体系结构能够实现虚拟装配系统和CAD系统的无缝集成,具有较好的可扩展性和易移植性。     

飞机数字化装配中IGPS导航的AGV路径规划方法

以机翼翼盒数字化装配为研究对象,介绍了飞机数字化装配系统研制中AGV自主导航系统的构成,详细叙述了笔者自主研发的AGV路径规划仿真软件,该软件可在全三维飞机装配虚拟环境中,通过IGPS实时获得AGV在飞机装配现场的位姿,规划AGV在飞机装配作业中的运动路线,并在虚拟装配环境中实现AGV沿规划路径的碰撞干涉检查并加以消除,保证了AGV自主导航的安全实现,解决了飞机数字化装配中IGPS导航的AGV路径规划难题.     

DELMIA在某机尾椎装配仿真中的应用

为说明DELMIA软件在三维数字化虚拟装配方面的应用,以某小型飞机的尾椎组件装配仿真过程为例,通过对尾椎装配工艺过程仿真及人机工程仿真,详细介绍了DELMIA软件的相关模块,探讨了DELMIA软件在飞机装配仿真中的应用.     

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     

大型飞机虚拟装配技术

利用虚拟装配技术,设计者能够在更真实、自然的环境下实现大型飞机总体布置与协调,完成装配过程模拟,维修性、测试性仿真,尽早发现设计缺陷,达到缩短开发周期、提高设计质量和降低成本的目的.     

数字化自动钻铆技术在飞机制造中的应用

随着CAD/CAM、计算机信息和网络技术的发展,飞机产品数字化设计制造技术以全面采用数字化产品定义、数字化预装配、产品数据管理、并行工程和虚拟制造技术为主要标志,从根本上改变了传统的飞机设计与制造方式,大大地提高了飞机设计制造技术水平。自动数控钻铆技术是其重要的组成部分。     

基于CATIA V5的自动钻铆相工艺过程仿真

飞机产品数字化设计制造技术是20世纪80年代后期以来,随着CAD/CAM、计算机信息和网络技术的发展,以全面采用数字化产品定义、数字化预装配、产品数据管理、并行工程和虚拟制造技术为主要标志的新一代设计制造技术,它从根本上改变了飞机传统的设计与制造方式,大幅度提高了飞机设计制造技术水平.     

虚拟制造技术在飞机设计与制造中的应用

虚拟制造技术可以在产品设计阶段对产品的整个生命周期进行建模、仿真和优化,从而更加高效、经济、灵活地组织生产,达到了缩短产品研发周期、降低研发成本、优化产品质量和提高生产效率的目的。介绍了虚拟制造技术的含义、特点及国内外应用概况;综述了虚拟制造技术在航空制造业的应用,包括飞机虚拟设计、零件虚拟制造、部件虚拟装配和生产线规划等方面应用的成功案例,从而展示应用虚拟制造技术的意义;最后,总结了虚拟现实技术在飞机设计与制造过程中被广泛应用的发展现状,并且展望了虚拟制造技术的发展及应用前景。     

飞机管线交互式虚拟装配技术研究及应用

随着虚拟现实技术在国内的应用日益深入,人机交互设备在工程实际中的应用也取得了一定进展,借助这些环境和设备,搭建一种基于人机交互设备的虚拟装配仿真平台,实现飞机总装管路和线缆的工艺设计和仿真优化验证,对提高飞机管线装配质量和效率、缩短产品研制周期、降低生产成本至关重要。     

飞机智能装配技术

由于飞机装配工作的高复杂性和高精度，飞机智能装配技术已经成为飞机装配技术发展的新方向，对飞机智能装配技术的研究将对我国飞机装配水平及航空企业智能制造水平的全面提升起到重要的推动作用。