數(shù)字化檢驗數(shù)據(jù)集管理辦法研究

趙騰飛

摘要：數(shù)字化設計制造條件下，產(chǎn)品制造及驗收的依據(jù)為數(shù)字量傳遞的三維數(shù)字模型，因此產(chǎn)品檢測中采用大量數(shù)字化檢測技術。為適應數(shù)字化檢測，研究在三維數(shù)字模型的設計階段關于建模的規(guī)范性要求，如明確使用基準等，建立數(shù)字化檢測階段，檢驗數(shù)據(jù)集的管理平臺及管控方法，從而全面規(guī)范檢驗數(shù)據(jù)集的管理，推動數(shù)字化檢測技術的實施。

關鍵詞：數(shù)字化、檢驗數(shù)據(jù)集、檢測

1.引言

檢測是制造流程中的重要環(huán)節(jié)，是制造質(zhì)量保證的基本手段。近年來，作為數(shù)字化制造技術的關鍵環(huán)節(jié)，三維數(shù)字化檢測技術在飛機制造與研制領域得到越來越多的關注。數(shù)字化設計制造條件下，產(chǎn)品的制造及驗收的依據(jù)為數(shù)字量傳遞的三維數(shù)字模型，因此產(chǎn)品檢測中采用大量數(shù)字化檢測技術。為適應數(shù)字化檢測，需研究在三維數(shù)字模型的設計階段關于建模的規(guī)范性要求。

檢驗數(shù)據(jù)集是指在工程/工裝數(shù)據(jù)集的基礎上，建立測量坐標系，在測量型面增加測量點位，提取測量點及方向余弦用于數(shù)字化測量機檢驗的集成產(chǎn)品信息模型。在數(shù)字化檢測階段，根據(jù)設計數(shù)模形成檢驗數(shù)據(jù)集，而檢驗數(shù)據(jù)集如何管理，包括建立專用的管理平臺和管控文件是我們亟待解決的問題。

因此，為適應數(shù)字化設計制造技術的發(fā)展要求，我們必須對數(shù)字化檢測技術進行專門的研究。下面以檢驗數(shù)據(jù)集管理為切入點進行具體闡述。

2.研究內(nèi)容

2.1 制定數(shù)字化檢測技術對設計三維數(shù)字模型的具體要求

設計模式?jīng)Q定制造及檢測模式，因此要實現(xiàn)真正意義上的數(shù)字化檢測，就必須把數(shù)字化檢測的理念融入到產(chǎn)品的設計過程中，這樣我們才能基于設計數(shù)字模型生成用于產(chǎn)品檢測的檢驗數(shù)據(jù)集。因此，我們在并行產(chǎn)品數(shù)字化定義過程中，依據(jù)產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)集和制造數(shù)據(jù)集，研究數(shù)字化條件下產(chǎn)品及工裝的制造、檢驗特點和規(guī)律，制定數(shù)字化《檢驗數(shù)據(jù)集建模規(guī)范》，提供給設計人員，要求設計人員規(guī)范建模工作，把設計基準、關鍵裝配尺寸、輔助測量點等關系到數(shù)字化產(chǎn)品檢測的要素通過數(shù)字模型準確地表達出來。在零件設計的時候，必須考慮以后零件的加工和裝配。飛機設計時，對主要結構件（梁、框、肋和接頭等）建立裝配的自定位特征，如小的突耳、裝配倒孔、槽口和形成定位表面等，或者在產(chǎn)品結構設計的同時，把用來安放光學目標的工藝定位件設計到結構件上，便于后期檢測時應用激光跟蹤儀和光學目標定位。另外，還要對數(shù)字模型中三維標注的尺寸公差、基準參考體系等內(nèi)容做統(tǒng)一的規(guī)定和說明，用于指導檢驗人員能準確地掌握數(shù)字模型中三維標注的相關技術，準確全面地識別檢測要素，保證產(chǎn)品按設計及其他相關文件的要求進行正確地驗收。

2.2 開發(fā)檢驗數(shù)據(jù)集管理平臺

為了規(guī)范檢驗數(shù)據(jù)集的管理，研究在PDM軟件的基礎上進行檢驗數(shù)據(jù)集管理系統(tǒng)的開發(fā)和構建，完善產(chǎn)品數(shù)據(jù)集管理系統(tǒng)，建立具有異地數(shù)據(jù)共享和瀏覽、消息通知等功能的協(xié)同工作的輔助工具。

檢驗數(shù)據(jù)集管理平臺具備以下的功能：設計數(shù)字模型的檢入；在檢入的數(shù)模下創(chuàng)建測量申請單；制定測量順序，進行測量點規(guī)劃與布局，生成無碰撞的檢測路徑，對檢測路徑進行優(yōu)化與仿真，生成測量程序，檢驗數(shù)據(jù)集根目錄下創(chuàng)建測量數(shù)據(jù)；在測量申請單下關聯(lián)測量數(shù)據(jù)；創(chuàng)建審簽流程和分發(fā)路線；將測量程序傳遞到數(shù)字化測量機進行測量，給出測量結論。

檢驗人員依據(jù)產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)集中精確產(chǎn)品幾何信息生成數(shù)字化檢驗數(shù)據(jù)集，使用數(shù)控測量設備對加工出的零件或工藝裝備進行檢驗測試。其優(yōu)點是可以具有足夠高的測量精度，不但可得到被測件幾何要素尺寸及形位尺寸的測量結果，而且還可以方便的獲得質(zhì)量控制過程中的各種統(tǒng)計參數(shù)，能對整個生產(chǎn)過程進行評估。還省掉許多檢驗樣板和工裝，可以縮短生成的準備周期。采用數(shù)控加工/測試手段特別適用于難以用常規(guī)方法檢驗并涉及曲面外形的零部件檢驗。

2.3形成產(chǎn)品與工裝的數(shù)字化檢查方法及管理規(guī)定

為了確保數(shù)字化設計制造條件下產(chǎn)品驗收、質(zhì)量原始記錄的有效管理，根據(jù)數(shù)字化技術應用逐步深入及產(chǎn)品驗收的需要，結合檢驗工作特點，制定了《數(shù)字化產(chǎn)品質(zhì)量控制有關規(guī)定》。規(guī)定明確了檢驗數(shù)據(jù)集管理流程，制定檢驗數(shù)據(jù)集申請及測量的專用表單與編號方法，確定了數(shù)字化測量的具體驗收原則及數(shù)據(jù)異常時的處理方法，并明確了不需要數(shù)字化測量機檢測的產(chǎn)品驗收方法，另外針對數(shù)字化檢測工作進行了一系列的試驗，提煉、梳理、歸納典型零部件的典型結構特征，如平面、型面輪廓、筋、孔、卷邊、圓角及下陷等，選取典型產(chǎn)品進行了大量數(shù)字化檢測試驗，根據(jù)試驗結果確定出測量數(shù)據(jù)點及測量數(shù)據(jù)逆向分析取點原則：測量點必須覆蓋整個零件的測量部位；曲線每30mm至少取一點，小于150mm至少取3點，曲線超過150mm最少取5點，但兩點之間距離應不大于250mm；每個表面最少取4點；表面小于1225mm2（35mm×35mm）時，可取3點；如果表面超過22500mm2（150mm×150mm），至少取5點，在表面上的點距應不大于150mm。

3.總結

在科研生產(chǎn)中開展數(shù)字化檢測技術的研究，制定數(shù)字化檢測技術對設計三維數(shù)字模型的具體要求，開發(fā)了檢驗數(shù)據(jù)集管理平臺，形成數(shù)字化條件下產(chǎn)品及工裝的數(shù)字化檢查方法及管理規(guī)定，目前，檢驗數(shù)據(jù)集管理平臺及相關標準要求已應用到科研生產(chǎn)中，已基本能適應數(shù)字化設計制造的要求。