数字化装配工装工作状态监测评估及适应性控制技术

针对航空航天产品数字化装配工装定检周期难以确定、装配作业状态动态变化、人工误操作等因素引起的产品装配超差及装配周期难以保障等问题，为提升装配工装几何量、物理量感知及预测能力，以及保障装配质量的能力，对工装的工作状态感知/监测/评估及装配定位适应性控制技术进行研究。具体地，在工装作业前的定检与针对性维护、工装作业时的状态实时监控分析与稳定性评价、工装使用过程中的力位与多轴协调控制、产品装配超差的降低等方面，开展数字化装配工装测量传感规划、工装应变及精度预测、工装服役状态描述及稳定性评估、现场定位适应性控制等问题研究，并解析装配工装宏微观作业状态评估、面向装配精度保障的多末端精度协调等关键技术。最后以航空弱刚性壁板试验件的多点柔性装配为例，分析面向产品精准装配的工装定位精度保障、以及基于实际工况状态的工装适应性装配及壁板外形装配效果，为装配质量的精确与主动控制奠定工装基础。     

基于机器视觉的搅拌摩擦焊缝装配质量评测方法

搅拌摩擦焊常采用无坡口焊缝,焊缝装配质量对搅拌摩擦焊装配质量影响较大,通过焊缝的特征,可以对搅拌摩擦焊缝的装配质量进行评判。线结构光是提取焊缝特征的常用手段,基于结构光传感器扫描获得的焊缝轮廓信息多通过离散的点进行表示,如何高效地从轮廓点中提取焊缝轮廓信息,是焊缝特征识别的新挑战。本文提出一种基于机器视觉的焊缝装配质量评测方法,将离散的轮廓点转换为位图,通过抗锯齿算法提高轮廓直线特征的识别可靠性,并计算对应焊缝的装配质量信息,进而实现对整条焊缝的装配质量的量化评价。与传统的离散点拟合方法相比,本方法具有较为明显的效率优势。     

基于改进海鸥算法的装配序列规划

为提高复杂产品装配工艺的设计效率，针对装配序列规划问题，提出一种基于改进海鸥算法的求解方法。引入莱维飞行策略对算法的位置更新公式做出了改进，改善了海鸥算法容易陷入局部最优的问题。针对装配序列规划问题，从可行性、稳定性、装配方向和装配工具的连续性四个方面建立适应度函数，作为装配序列优劣的评判标准。以溢流阀的装配为例分析算法的可行性分析，结果表明改进海鸥算法在求解装配序列规划问题上具有一定的优越性。     

高精度准光天线装配校准测量技术研究

高精度准光天线尺寸小、部件多、结构紧凑且复杂,工作频率达到数百赫兹以上,这些特点对天线的装配校准和测量提出了高精度、高效率和高可靠的需求.基于此,针对天线装配校准过程提出了一种统一基准定位装配技术,实现了天线反射镜、馈源喇叭、频选和线栅等部件的高精度可靠装配,并降低了最终装配累积误差的影响,同时针对测量过程,提出了一种基于激光测量和数模比对技术建立虚拟基准用于高精度天线多部件形状位姿等装配精度测量的新技术.解决了目前高精度准光天线各部件装配精度测量的难题,提高了准光天线装配校准测量的精度和效率,对后续相关类型天线的高精度装配校准和测量具有重要的指导意义.     

基于柔顺机构的新型可变形机翼设计方法研究

机翼翼型变体技术可以根据任务和环境自适应地改变机翼形状、厚度、弯度等重要参数,使飞机在不同飞行状态下都能取得较理想的气动特性。柔顺机构是实现机翼蒙皮光滑变形的驱动装置,相比传统液压机构具备质量特性好的优势。采用鱼骨型柔性钢架与四连杆机构实现了机翼前缘上下蒙皮向内收缩、前缘形状由钝变尖的弹性变形过程。通过设计“撞块”机构实现驱动行程的有效分解,解决了前缘尖端开口处蒙皮回收与机翼变形控制所需的驱动行程不一致的内在矛盾。变形后翼型与目标翼型误差最大位置不超过4 mm,变形过程中结构最大应力小于材料许用应力值。相比传统采用纯液压机构驱动的变形机翼设计方案,该基于柔顺机构的变体机翼结构减质14.1%。     

基于蒙特卡洛-自适应差分进化算法的飞机容差分配多目标优化方法

针对飞机复杂组件装配过程中，由于装配偏差的非线性叠加导致通用容差分配模型优化方法存在精度误差和效率低下的问题，提出一种容差分配模型多目标优化方法。首先，分别面向制造成本、装配性能、质量损失构建基于替代工艺的容差分配模型，并采用最优化理论建立多目标优化模型。然后，提出基于蒙特卡洛-自适应差分进化算法的多目标优化策略，其中基于装配偏差传递的图树模型提取偏差的非线性关系模型，结合提取的非线性关系模型采用蒙特卡洛方法对初始样本进行前处理，以提高初始种群的多样性；自适应差分进化算法中的突变阶段采用Lévy flight概率分布进行改进提高全局搜索效率和鲁棒性。通过飞机登机门组件验证容差分配方法，结果表明所提方法能够更加精确、高效的优化容差分配。相比于初始容差分配，优化容差分配结果使得制造成本降低了21.78%,质量损失降低了11.12%,装配性能提高了12.28%。     

军机总装装配大纲质量风险等级评价模型研究

针对军机总装阶段质量风险识别与产品制造过程脱节、风险管控重点不明确等问题，结合总装以装配大纲为基础制造单元的特点，通过对过程失效模式及影响分析（PFMEA）评价体系的局限性进行优化，提出一种装配大纲质量风险等级评价模型，定义了风险等级系数RLC的计算方法，并给出风险评价要素的评价方法。应用结果表明，通过该模型识别的装配大纲质量风险等级与实际情况相一致，基于模型风险等级评价结果的质量管控使平均单机不合格数下降73.12%。所提模型的装配大纲质量风险等级评价是正确并有效的，可为实际应用提供指导。     

柔性变弯度后缘机翼的风洞试验模型优化设计

本文通过优化的方式设计了一种具有较高变形精度的适用于变体飞行器的柔性后缘变弯度装置。该装置通过结构的弹性变形传递力和运动，包括驱动器、一体成型的蒙皮与梁结构组成。在给定的结构拓扑形状下，为了寻找到最优的驱动、结构参数，本文系统化地提出了柔性变弯度后缘的设计框架。该设计框架包括了变弯度机翼外形参数化方法、变弯度气动外形的优化设计方法和结构参数优化方法，求解结构变形时考虑了几何非线性大变形，采用最小平方误差和考虑空间顺序的Fréchet距离来衡量后缘真实变形与目标变形之间的相似性。对比研究表明，最小误差距离不能捕捉到局部的噪声，而Fréchet距离可以很好地控制最大的变形误差，所需迭代次数较少，并能获得整体变形精度较高的结果。数值仿真验证了所提出的优化方法的有效性。本文对多种具有不同拓扑的初始结构进行参数优化，最大能提高91%变形精度。最后，利用增材制造技术实现了柔性变弯度后缘翼段，该部件具备下偏22.5°,上偏7.5°的变形能力。     

加工装配误差影响下偏转射流压力伺服阀静态特性分析

电液压力伺服阀是电液压力伺服控制系统的核心控制元件，广泛应用于航空、航天、军事等领域。区别于流量伺服阀，压力伺服阀在滑阀放大器的设计上多采用带有压力控制容腔的三通阀结构，不同的滑阀结构使得现有的偏转射流流量伺服阀仿真模型难以满足压力伺服阀性能预测的需求。本文基于AMESim平台建立了偏转射流压力伺服阀的仿真模型，并通过实验对仿真模型进行了验证，验证结果表明仿真模型能够准确地描述压力伺服阀的静态特性。最后，通过仿真模型分析了加工装配误差影响下压力伺服阀输出性能差异，仿真结果可为偏转射流压力伺服阀的性能预测和结构设计提供参考。