数字化组合测量辅助飞机装配质量检测技术

数字化组合测量辅助飞机装配质量检测
技术
摘要：飞机的制造不仅影响国防工业的持续健康，而且影响各国经济的可持
续发展。

同时数字测量技术的广泛应用已经成为国家工业发展和国家技术水平的
重要指标，因而数字测量技术促进了飞机制造的持续健康。

本文阐述了数字化测
量技术的简介及发展状况，论述了面向装配的数字化测量技术，接着分析了飞机
制造行业零部件数字化测量技术的应用，最后对数字化测量技术在装配中的应用
进行了探讨。

关键词：飞机；装配质量；数字化测量；检测技术
引言
利用数字化组合测量，辅助飞机装配质量检测，能够提高测量的精度，降低
误差的范围，具有较强的可行性。

利用激光跟踪仪，能够提高点云拼接的准确度。

通过关节臂测量仪，可以进行非接触扫描，提高了测量的精度与效率。

数字化组
合测量方式，具有速度快、效率高等特点，数据采集比较完善，质量检测的准确
性较高。

1数字化检测技术发展简介
在目前的发展中，可以说技术发展的各个方面每天都在变化。

中国飞机制造
业历来有发展历程，即“一代飞机，一代技术”。

这句话意味着相关研究人员随
着时间的发展而适应时代的发展，要重视创新技术，利用先进技术提高飞机的整
体运行性能。

进入21世纪以来，信息技术的发展可谓迅猛。

近年来，该技术已
在各个领域，特别是飞机制造领域取得了进步，相关技术通过实现飞机三维数字
设计的工作假设，然后实现了飞机制造行业的数字化，取得了可喜的成果。

中国
飞机制造业进入数字化有两个迹象:一方面，先进的数控机床技术被用于飞机零
部件的加工制造，可以大大提高飞机零部件的加工效率，更准确地控制精度。

这
套精密技术的改进大大提高了飞机制造过程中的运行稳定性。

另一方面，先进的微机控制技术用于飞机生产管理。

该技术的引进使飞机整个制造过程更加清晰明了，所有管理步骤都可以在控制中心清晰地反映出来，大大降低了整个生产步骤的故障率。

对于普通飞机装配，基于三维数字模型的产品系统使相关配置环境更快、更有效，大大提高了飞机的制造效率和新机型的调试效率。

二、数字化组合测量技术流程
（一）数字化组合测量平台的构建
组合测量平台主要由测量仪器、计算机控制平台和数据处理系统组成。

测量仪器的主要功能是收集数据；主要发出命令和处理信息数据的计算机控制平台；数据处理系统的主要功能是处理测量仪器收集的信息。

测量仪器是大型墙板构件数字化测量的核心。

激光跟踪器的工业计算机属于激光跟踪器控制中心，其主要功能是信息和指令的传输等。

工业控制计算机通过电缆连接激光跟踪器，另一端连接电路，为通信电路提供电源。

关节臂测量仪主要用于扫描面板组件，并将收集到的数据通过USB接口或网络传输到工业计算机。

计算机控制平台主要与测量仪器点对点连接。

收到数据后，控制平台主要使用安装在控制平台上的数据处理软件对其进行处理，最后得到准确的结论。

（二）组合数字化测量方案
在确定测量方案时，有必要在移动测量平面上预先确定几个通用的参考点，并根据每个元件的外部形状划分飞机板的面积。

然后根据分割区进行块测量，通过分析获得移动测量平面的位置，共同参考点的具体位置由激光导航仪器确定，输出为三维坐标。

共用测量设备可以扫描每个区域的共用参考点，并制作飞机榴弹监测区域点云地图。

最外侧的轮廓通过数学模型拟合为球体，整个飞机的整个点云图像可以通过封装上面的点云图像来获得。

通过将图中显示的数据与飞机的实际形状进行比较，可以判断飞机的质量和测量结果的准确性。

该组合数字测量方案旨在获得更准确的测量数据，分析飞机整体质量信息。

（三）组合测量精度与效率分析
组合测量的精度和效率是决定数字组合测量有效性的主要因素。

综合测量误
差主要包括测量仪器误差、靶球外轮廓特征拟合误差和靶球本身误差。

设备测量
误差主要是由于测量过程中的误差导致数据采集不准确。

实验表明，该组合测量
方法具有较高的测量精度和效率，具有一定的优势。

传统的飞机装配质量检测主
要使用激光跟踪仪进行测量，采样频率以5点/秒为主，而使用组合测量方法和
扫描头进行数据采集，采样频率可以达到30000点/秒，组合测量方法属于非接
触测量，不会破坏薄壁零件的结构，可以提高测量效率和精度。

（四）数字化测量技术的处理数据过程及对辅助部位的定位测量
首先，工具集会发布相关数据信息，由SA软件分析出公共基准点的具体位
置及飞机的点云图。

其次，工具集会完成数据的拼接过程，运用公共基准点和搜
集到的具体坐标进行拟合，完成对局部点云的拼接工作，得到一个整机的点云图。

通过和飞机的实际3D模型对比，进行数据分析，可以得出相应的质量检查结果，达到准确判断飞机质量的目标。

（五）测量过程中的辅助装配补偿分析
飞机的结构非常复杂，不同部件之间的协调性与其工作性能密切相关，应采
取合理的措施保证其部件之间的协调程度满足相关要求。

航空企业可以利用数字
化组合测量技术对其装配过程进行一些补偿分析。

比如飞机配合面有缝隙，可以
通过加垫片来提高配合度。

2数字化组合测量辅助飞机装配所需的设备
2.1 局部导航定位设备
局部导航定位设备的工作原理类似于全球导航定位系统，其中局部导航定位
系统主要通过红外线脉冲完成具体点的定位。

该定位设备的工作范围具有较大的
灵活空间，对于用户数量的限制较为宽松，能够实现对物品的360°测量，所得
结果的误差水平较小，能够取得较高的精确性，对于完成测量工作来说极为重要。

2.2 激光跟踪设备及雷达
首先，激光跟踪设备可以运用激光实现对目标反射器的追踪目标，并通过角
度测量系统和距离测量系统确定具体点的坐标，是目前使用较为广泛且精确度程
度较高的测量仪器。

其次，激光雷达能够将激光束瞄向目标物品，根据反射光线
的位置可以确定目标物体的实际位置。

结合雷达和激光的优点，该技术可以获得
相对较短的工作波长，获取较高的测量精度水平，有效降低不确定度水平，给航
天行业的发展带来了巨大的贡献。

2.3 激光扫描及摄影测量设备
首先，根据物理学相关知识，激光经过透镜之后会变成平面光幕，并在物体
表面上映射出轮廓线条，运用信号处理器可以得到与机体轮廓相关的数据信息，
对于后续质量检测来说极为重要。

这种测量设备的误差水平较小，在测量接合缝
隙宽度时可以实现精确检查的目标。

除此之外，结合具体位置处的两幅不同图像
可以得到相应的3D图像，通过糅合多幅图像的部分信息，可以得到具有特定特
点的多维图像信息。

但是这种摄影测量技术具有缺点，例如在测量大型区域时会
存在较大的误差、测量效率较低等。

因此，应根据区域面积来选择装配精度评价
技术。

另外，摄影测量技术可以测量机体局部大小，并得出具体数据信息；快速
图像识别系统能够精确地得到飞机上的铆钉数目，为后续质量检测步骤奠定了基础。

3 飞机装配形状的组合测量技术
首先，机械设备视觉测量技术能够在获得各类检测数据后实现高精度的处理
过程，通过最小二乘法得出相应的拟合曲线及相应点的位置，获得以像素为单位
的边线方程，将其转化为数值后即可得到边界的各个坐标，有效绘制出飞机外形。

其次，电涡流传感器测量技术能够根据电涡流的变化原理制作出高效率的线
形测量设备，精确地得出探头变化时与金属导体的位移关系。

通过计算飞机外形
曲面的实际法线与理论法线之间的差值，能够获得其大致的装配形状信息。

综上所述，飞机装配质量检测技术，已经由传统的模拟量测量法，转变为数
字化组合测量法。

其主要是利用激光跟踪仪与关节臂测量仪的优点，对测量对象
进行扫描，从而实现数据信息收集以及质量检测评估。

数字化技术在飞机装配过
程中有着重要应用，能够有效提高装配效率，确保装配质量，是装配过程中的重要技术。

通过数据平台的建设、分析其组合效率、数据处理工作可以得到更高的质量检测效率。

参考文献：
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