大尺寸空间测量方法的实施及应用
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兰： 位 姜 鼍 、
维竺 ：量 测
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备 ， 短 了停 工期 ， 可对 生产线 的工装 、 缩 并 夹具 和检 具进 行精 密 的现 场检测 ］ 。
１ ２ 激 光 雷 达 ．
仪 。另 外 ， 该测 量 系统 可允许 多 名技术 人员 手持 传 感 器 独立 而并 行 地进 行 测 量 。美 国 Ａｒ ｅｏ ｄ公 ｃＳ ｃ ｎ 司生产 的 ｉ Ｓ， 测 量 频率 达 到 了 ２ ， 量 空 ＧＰ 其 ＯＨｚ 测 间范 围从 几 米 到 几 百 米 ， 果 采 用 ４个 以上 的基 如
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通 讯 作 者 ： 莉 ， ， 程 师 ，９ ４ 生 ， — ｉ ｗａ ｇｉ＠ ｃｍａ．ａ 王 女 工 １８ 年 Ｅ ｍａ ： ｎ ｌ ｌ ２ ｏ ｃｃ 。
增 刊
王
莉 ， ： 尺 寸 空 间测 量 方 法 的 实 施 及 应 用 等 大
４ ９
从 １９ ９ １年 Ｌ ｉ ｅｃ ａ公 司推 出世 界 上 第 一 台激 光
司 自２ 世 纪９ ０ Ｏ年 代麦 道飞 机组装 就 开始 了激光 跟 踪 仪 的应 用 研 究 ， 并取 得 了一 系列 的 应用 成 果 ， 但 还 尚未形成 一套 完整 的体 系 。 文就 数字化 测量 方 本 法在翼 身对 接过 程 中的应 用进 行 了探 讨 和分析 。
ｌ 现 有 测 量 方 法 介 绍
的不 断努 力 ， 字化 测 量 辅 助装 配 技术 （ ａｕｅ 数 Ｍｅｓ ｒ— ｍｅ ｔ ｉｅ ｓｅ ｌ ， ｎ ｄ ｄａｓｍｂｙ ＭＡＡ） 断 成 熟 ， ａ 不 目前 已成 功应 用 于波音 空客 的多 种机 型 。从 某种 意义上 讲 ， ＭＡＡ 已经成 为 了现 代 客机 先 进性 、 全性 的显著 安
激 光跟 踪 仪 是一 台 以激 光干 涉 仪 或绝 对 测 距 仪 为测距 手段 、 以绕两个 轴转 动 的角度 编码 器为 测
角 手段 的移 动式 坐标测 量机 。 激光 跟踪 仪 系统可 以
轻 松 实现 目标 的静态 坐标测 量 和动态 轨迹 跟踪 ， 是
一
种 高精度 、 高分 辨率 、 范 围、 大 智能化 的 动态测 量
Ｋｅ ｒ ｓ ａ ｇ ｃ ｌ ｏ ｍａ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｕ ｏ ｔ ｏｎ；ｌｓ ｒｔａ ｋ ｒ ｓ ｒｒ ｄ ｒ ｎ ｏ ｒＧＰＳ ｙｗｏ ｄ ：ｌｒ ｅｓ ａｅｒ ｏ ｇ ａ ｕ ｅ ｎ ；ａ ｔｍａｉ ｊｉ ｃ ａ ｅ ｒ ｃ ｅ ；ａ ｅ ａ ａ ；ｉｄ ｏ
在 大型客 机的 总装对 接过 程 中 ， 对接精 度直 其 接关 系 到飞机 的气动 继 而威胁 到 飞行安 全 ， 是 由 这 航 空航 天工业 产 品 自身 的特殊 性决 定 的 。 因此无论 是外 形 尺寸 还是 内部结 构 ， 设计 到制 造 的整个过 从 程 都需 要严 格而准 确 的控制 。 飞行 器 的装配 通常 是 在 各部 件分 别安装 完成 后再 进行 总体装 配 ， 在其零
ｂ ｏ ｐ ｒｎ ｈ ｉｅ ｍ ｅ ｉｓ ｙ ｃ ｍ ａ ｉ ｇ ｔ ｅ ｒ ｒｔ ，ｄ ｓ ｄ ａ ｔ ｇ ｓ ｉａ ｖ ｎ ａ ｅ ，ｐ ｅ ｉｉ ｎ ｎ ｐ ｌ ａ ｉ ｎ ． Ｔｈ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｏ ｈ ｍ— ｒ ｃｓｏ ｓ ａ ｄ ａ ｐ ｉ ｔ ｓ ｃ ｏ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆ ｔ ｅ ｉ
程 中测 量 方 法 和 设 备 的 选 用 ， 出一 些参 考 方 案及 建议 以 满足 实 际应 用 需 求 。 给
关 键 词 ： 尺 寸 空 间测 量 ； 大 自动 对 接 ； 激光 跟 踪 仪 ； 光 雷 达 ； 内 ＧＰ 激 室 Ｓ
中图 分 类 号 ： ５ Ｖ５ ６
文 献标 识 码 ： Ａ
形 的检 测 和 总装 中 的应 用 ； 客 Ａ３ ０机 翼 、 身 空 ８ 机 段、 机翼 根 部 、 金 件 、 动 机进 气 罩 、 磨 面板 的 钣 发 碾
检测 等Ｉ － 引。 １ ３ 室 内 ＧＰ ． Ｓ
行业 到 飞机 制造 工业 及其 他 大多数 产业 。 在 大尺 如
寸 部 件测 量 中 的应 用 ， ｅ ａ激 光 跟 踪 仪具 有 直 径 Ｌｉ ｃ ８ 的测 量 范 围 ， ０ｍ 大型 物 体 （ 比如 飞 机 ） 小 型 物 和 体都 可 以实 现精 度达 到微 米级 的精 密测 量 。 通过 手 持式 反 射镜 ， 操作 人员 可 以对 被测物 体 进行 自由采
测量 方法 归 纳总 结如 表 １ 。
表 １ ３类 测 量 方 法
布 的 红 外 发 射 器 产 生 的
Ｉ 测 Ｉ 工 作 区 域 内 ＇ 量 Ｔ
．
ｉＳ信 ，收 转 为 度 精 为： ｍ ’。 竺 Ｇ 号接 器 换 角 ？ ｍ 。 竺 耋 Ｐ ｍ
（ 平 角 和 垂 直 角 ） 位 工 作 区 域 Ｎ ， ｔ 度 为 水 和 Ｎ ￣精
文 章 编 号 ：０ ５２ １ （０ ２Ｓ ０ ４— ４ １ ０— ６ ５２ １ ）一 ０８０
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第４ ４卷 增 刊 ２１ ０ ２年 ４月
南
京
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空
航
天
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学
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报
Ｖ０ ． ４ Ｎｏ Ｓ １４ ．
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室 内 Ｇ Ｓ Ｉｄ ｏ Ｓ， ＧＰ ） 测量 范 围是 Ｐ （ｎ ｏ ｒＧＰ ｉ Ｓ 的 ２ Ｏ１ 。 测 量 精 度 方 面 ， 系 统 的 最 大 优 点 是 ～８ Ｉ在 Ｔ 该 测 量 误 差达 到 一 定值 后 就 不 再 随着 测 量 范 围 的增
点检 测 ， 同时得 到实 际值与 理论 值之 间偏差 的 实时
Ｍｅｒ ｔｉ 司 的激 光 雷 达 已经 在航 空业 中有 了成 熟 ｓ公
跟 踪 仪 到 现在 ，激 光 跟 踪 仪 的应 用 领 域 已经 从 原 型机 制 造 、 向工 程 到加工 检 测 、 件装 配 ， 汽车 逆 工 从
的应 用 实 例 ， 括 ： 音 ７ ７机 身段 、 落 架 舱 门 、 包 波 ８ 起 机翼 蒙 皮 切 割 的 三维 检 测 ； Ｓ Ｊ Ｏ 在 Ｓ ｌ Ｏ机 身蒙 皮 外
大 尺 寸 空 间测 量 方 法 的 实施 及 应 用
王 莉 方 伟 邢 宏 文
（ 海 飞 机 制造 有 限公 司航 空制 造 技 术 研 究 所 ， 海 ，０４ ６ 上 上 ２０３）
摘 要 ： 飞机 大部 件 对 接 过 程 中应 用 的 ３类测 量设 备 进 行 详 述 ， 对 比较 各 自的优 缺 点 、 度 和 应 用 等 。 以 大 客 研 制 精 过 程 中 的 大 尺 寸模 拟件 对 接 为 例 ， 阐述 大 部 件 自动 对 接 测 量 方 案 是 如 何 实施 的 ， 后 探 讨在 飞 机 大部 件 对 接 过 最
站 ，１ 测 量 空 间 内 测 量 误 差 可 以 达 到 ０ｍ
± ０ １ ５ｍ ｍ 。 ．２
与其 他测 量设 备相 比， 激光 雷达 测量 精度 较 激 光跟 踪仪 低 ， 而在 产 品质 量 检测 、 向工 程 、 面 检 逆 形 测 、 的 测量 、 孔 边缘 的测 量 等方面 独 具优 势 。 的特 它 性 是 非接 触式 ， 无需 反射 球 或靶球 ， 精度 高 ， 编程 可 实现 自动 化测 量 ， 利用 高精 度反 射镜 延长 测量 线或
Ｗ ａ ，Ｆａｎ Ｗ ｅ ， Ｘ ｉ ｇ ｏ ｇｗ ｅ ｎｇ Ｌｉ ｇ ｉ ｎ Ｈ ｎ ｎ
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１ ４ 总结 比较 ．
根 据 上 述 实现 大 尺 寸 空 间测 量 方法 的研 究 比
测 量 隐藏 点 ， 乎所 有物 体 表面 （ 括复合 材 料 、 几 包 塑
料 、 属 、 璃 、 材 、 维 等 ） 可 测 量 。 目前 ， 金 玻 木 纤 均
较 ， 照其 工 作 原 理 、 度 、 用 、 缺 点 等将 ３类 按 精 应 优
目前 在 飞 机 总装 对 接过 程 中得 到应 用 的 大 尺 寸 空间测 量设 备 主要 有 以下 ３种 。
１ １ 激 光 跟 踪 仪 ．
组 件装 配 、 件装 配和 总装对 接 的各个 阶段 都需 要 部
进 行 准确 的操作 和严 格 的测 试 。 了实现数 字化 精 为
确装配， 现代 飞机 制造 中大量使 用 了数字 化定义 模 型和 光学测 量定 位技 术及设 备 ［ 。 过航 空工业 者 １通 ］
反馈 。还有 在工装 检 测和 研发 中 的应用 ， 车 和飞 汽
机工 业 的生 产线 需要定 期 进行 检测 ， 以进行 重 复性
和 准确 性 测 试 。通 过 这种 可 移 动 式 的坐 标 测 量 设
大 而增 大 ， 一 点 与其 他 测 量 系统 不 一 样 。所 以 ， 这
ｉＰ Ｇ Ｓ系统 的 全 域 测 量 精 度 要 优 于 激 光 跟 踪 测 量 ］
仪 ｌ ３。
基 金 项 目 ： 客 专 项 攻 关 课 题 （ ９ ９Ｃ ３ ６ ２２— ） 助 项 目 。 大 Ｃ １一 Ｏ Ｏ Ｏ—４３ 资
收 稿 日期 ： ０ １ １ — ７ 修 订 日期 ： ０ ２０ － ４ ２ １—０ １ ； ２ １—２０
ｐｌｍ ｅ ａ ｉ ｆｍｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｄｓ ｉ ｌｕ ｔａ ｅ ｙ ｄ ｖ ｌ ｐｉ ａ ｇ ｉｃ ａ ｔｉ ｈ ｉ ｅ ｔ ｔｏｎ ｏ ａ ｕｒ ｍｅ ｔ ｍｅ ｈｏ ｓ ｉｌ ｓ ｒ ｔ ｄ ｂ ｅ ｅ ｏ ｎｇ ｌ ｒ ｅ ａ ｒ ｒ ｆ ｎ ｔ ｅ ｓｍｕｌ ｔｏｎ ｐ ｏｃ ｓ ａｉ ｒ ｅｓ
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从 １９ ９ １年 Ｌ ｉ ｅｃ ａ公 司推 出世 界 上 第 一 台激 光
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行业 到 飞机 制造 工业 及其 他 大多数 产业 。 在 大尺 如
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测量 方法 归 纳总 结如 表 １ 。
表 １ ３类 测 量 方 法
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点检 测 ， 同时得 到实 际值与 理论 值之 间偏差 的 实时
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大 尺 寸 空 间测 量 方 法 的 实施 及 应 用
王 莉 方 伟 邢 宏 文
（ 海 飞 机 制造 有 限公 司航 空制 造 技 术 研 究 所 ， 海 ，０４ ６ 上 上 ２０３）
摘 要 ： 飞机 大部 件 对 接 过 程 中应 用 的 ３类测 量设 备 进 行 详 述 ， 对 比较 各 自的优 缺 点 、 度 和 应 用 等 。 以 大 客 研 制 精 过 程 中 的 大 尺 寸模 拟件 对 接 为 例 ， 阐述 大 部 件 自动 对 接 测 量 方 案 是 如 何 实施 的 ， 后 探 讨在 飞 机 大部 件 对 接 过 最
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与其 他测 量设 备相 比， 激光 雷达 测量 精度 较 激 光跟 踪仪 低 ， 而在 产 品质 量 检测 、 向工 程 、 面 检 逆 形 测 、 的 测量 、 孔 边缘 的测 量 等方面 独 具优 势 。 的特 它 性 是 非接 触式 ， 无需 反射 球 或靶球 ， 精度 高 ， 编程 可 实现 自动 化测 量 ， 利用 高精 度反 射镜 延长 测量 线或
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目前 在 飞 机 总装 对 接过 程 中得 到应 用 的 大 尺 寸 空间测 量设 备 主要 有 以下 ３种 。
１ １ 激 光 跟 踪 仪 ．
组 件装 配 、 件装 配和 总装对 接 的各个 阶段 都需 要 部
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反馈 。还有 在工装 检 测和 研发 中 的应用 ， 车 和飞 汽
机工 业 的生 产线 需要定 期 进行 检测 ， 以进行 重 复性
和 准确 性 测 试 。通 过 这种 可 移 动 式 的坐 标 测 量 设
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基 金 项 目 ： 客 专 项 攻 关 课 题 （ ９ ９Ｃ ３ ６ ２２— ） 助 项 目 。 大 Ｃ １一 Ｏ Ｏ Ｏ—４３ 资
收 稿 日期 ： ０ １ １ — ７ 修 订 日期 ： ０ ２０ － ４ ２ １—０ １ ； ２ １—２０
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