探討飛機(jī)裝配過程數(shù)字化測量技術(shù)

丁立棟

摘要：本文從測量功能強(qiáng)、準(zhǔn)確度高、應(yīng)用范圍廣三方面闡述了飛機(jī)裝配過程數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用，并通過激光追蹤、激光掃描、數(shù)字化照相、GPS測量等技術(shù)闡述了數(shù)字測量技術(shù)在飛機(jī)裝配環(huán)節(jié)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)裝配；數(shù)字化；測量技術(shù)；應(yīng)用

引言：

數(shù)字化的測量技術(shù)在應(yīng)用過程中準(zhǔn)確度和測量效率較高，因此，在飛機(jī)的裝配過程中得到了重要應(yīng)用，提高了飛機(jī)裝配環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確率，同時(shí)還提高了飛機(jī)的生產(chǎn)效率。此技術(shù)的應(yīng)用真正實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)各種零部件在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、裝配等環(huán)節(jié)的數(shù)字化信息傳遞，應(yīng)用測量技術(shù)的自動化、信息化等優(yōu)勢。解決了飛機(jī)裝配環(huán)節(jié)各項(xiàng)復(fù)雜的測量問題。

1 飛機(jī)裝配過程數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

數(shù)字化的測量技術(shù)指的是使用各種先進(jìn)的數(shù)字測量設(shè)備，對飛機(jī)裝配的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定義建模，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，對此環(huán)節(jié)進(jìn)行科學(xué)的測量。此技術(shù)在應(yīng)用時(shí)具有如下優(yōu)點(diǎn)。

首先，具備對大型部件測量的功能，傳統(tǒng)飛機(jī)制造的裝配部門在飛機(jī)各部分零件測量的環(huán)節(jié)，由于技術(shù)水平較低，導(dǎo)致對大型部件的測量過程相對繁瑣，同時(shí)結(jié)果的準(zhǔn)確性不高。應(yīng)用數(shù)字測量技術(shù)，不但能解決這一問題，而且提高了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)提高了測量工作效率，為飛機(jī)裝配環(huán)節(jié)節(jié)約了大量的人力與物力的投入。

其次，數(shù)字化的測量技術(shù)在應(yīng)用的范圍上更加廣泛。應(yīng)用此技術(shù)，能夠按照飛機(jī)不同零件的性質(zhì)采取不同的測量方式，解決飛機(jī)在裝配環(huán)節(jié)涉及到的所有測量問題。

第三，應(yīng)用數(shù)字測量技術(shù)能夠高效地完成飛機(jī)各個(gè)復(fù)雜部位的測量工作，還可進(jìn)行實(shí)時(shí)動態(tài)測量，將飛機(jī)不同位置的信息同時(shí)反饋出來。與此同時(shí)，將數(shù)字測量技術(shù)和機(jī)電部分的控制系統(tǒng)相連接，能對實(shí)際的測量結(jié)果展開科學(xué)地分析，同時(shí)向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)對飛機(jī)裝配過程的全面控制。

2 飛機(jī)裝配過程數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用

2.1激光追蹤系統(tǒng)的應(yīng)用

激光追蹤系統(tǒng)是根據(jù)飛機(jī)裝配環(huán)節(jié)的空間坐標(biāo)，使用激光追蹤器對特定的物體進(jìn)行追蹤測量。在飛機(jī)的裝配環(huán)節(jié)，主要應(yīng)用此技術(shù)對飛機(jī)的外形、零件等部位進(jìn)行追蹤測量。當(dāng)前，大部分飛機(jī)裝配廠都使用了激光追蹤系統(tǒng)，對飛機(jī)個(gè)零件展開空間定位，然后利用激光測量儀展開測量工作。此技術(shù)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)測飛機(jī)裝配工作，并完成各個(gè)大型部件的對接裝配。

2.2激光掃描技術(shù)的應(yīng)用

激光掃描通常指的是三維激光測量系統(tǒng)，可對零件展開部分或整體的掃描，進(jìn)而測量出零件的參數(shù)值，與此同時(shí)，還能將掃描結(jié)果傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，飛機(jī)的裝備部門按照計(jì)算機(jī)的反饋數(shù)據(jù)獲知飛機(jī)裝配進(jìn)度。此外，當(dāng)裝配方案缺乏合理性時(shí)，還可將測量儀的反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。使用三維激光測量系統(tǒng)能夠?qū)Ψ墙佑|類型坐標(biāo)展開測量，這樣即使裝配人員沒有在裝配現(xiàn)場，也能通過測量結(jié)果獲取準(zhǔn)確的信息和數(shù)據(jù)。飛機(jī)的裝配環(huán)節(jié)相對復(fù)雜，如果使用傳統(tǒng)的測量方式，裝配時(shí)間過長，需要大量的工作人員共同努力才能獲得各項(xiàng)裝配數(shù)據(jù)。因此，不能更好地適應(yīng)飛機(jī)裝配行業(yè)發(fā)展的需求，充分利用三維激光測量技術(shù)，不但提高了在飛機(jī)裝配環(huán)節(jié)測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，而且節(jié)約了大量人力資源的應(yīng)用，提高了飛機(jī)制造效率的同時(shí)降低了裝配環(huán)節(jié)的時(shí)間成本。

2.3數(shù)字化照相測量技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)字化照相測量技術(shù)的工作原理是通過相位測量、視覺技術(shù)、光技術(shù)等對被測量物體展開全方位、多維度的照相測量，獲得各種零件的數(shù)據(jù)信息和圖像信息，然后按照三角測量計(jì)算原理，換算出零件的空間坐標(biāo)值。數(shù)字化照相測量技術(shù)具有明顯的復(fù)雜性，由于其使用過程的復(fù)雜程度較高，因此，在實(shí)際的飛機(jī)裝配環(huán)節(jié)，這種技術(shù)的應(yīng)用頻率較低，但是不能忽視的是此技術(shù)的應(yīng)用效果非常好。在飛機(jī)裝配環(huán)節(jié)，應(yīng)用數(shù)字化照相測量技術(shù)能夠輕松捕獲其中發(fā)生的各種輕微變化，同時(shí)，在應(yīng)用過程得出的測量結(jié)果可能受到外界環(huán)境的影響。所以，當(dāng)應(yīng)用數(shù)字化照相測量技術(shù)時(shí)，應(yīng)注意環(huán)境中的光照強(qiáng)度、飛機(jī)零件的材質(zhì)的感光特性以及環(huán)境中的光反射情況等。通常在飛機(jī)裝配的最終測量工序不使用此技術(shù)，但是，在其他環(huán)節(jié)數(shù)字化照相測量技術(shù)仍然具有重要的作用。

2.4GPS測量技術(shù)的應(yīng)用

GPS測量技術(shù)也稱室內(nèi)GPS系統(tǒng)，是將區(qū)域化的GPS技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)展，從而得到的測量速度快、精準(zhǔn)度高的數(shù)字測量技術(shù)。這個(gè)測量系統(tǒng)由兩部分組成，一是多個(gè)紅外線激光發(fā)射器，二是具有測量功能的傳感器。使用此系統(tǒng)展開測量工作時(shí)，能通過三維測量原理對立體坐標(biāo)系展開測量。當(dāng)測量傳感器接收到信號之后，可利用轉(zhuǎn)換器將信號轉(zhuǎn)換成信息，利于計(jì)算機(jī)對飛機(jī)的實(shí)時(shí)位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位。此技術(shù)的應(yīng)用原理是先由發(fā)射器發(fā)出兩個(gè)激光平面，同時(shí)在某個(gè)測量的工作范圍內(nèi)，兩個(gè)平面可按照3000r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，這時(shí)接收器能接受到激光信號，對被測量物體展開測量。應(yīng)用此技術(shù)不但能精準(zhǔn)地獲取被測點(diǎn)的坐標(biāo)，而且還可完成各種追蹤與定位形式的測量任務(wù)。當(dāng)前，在國內(nèi)的大部分飛機(jī)裝配企業(yè)使用此技術(shù)展開裝配環(huán)節(jié)的各項(xiàng)測量工作、例如：在波音737NG型號飛機(jī)裝配的總對接環(huán)節(jié)，應(yīng)用了這項(xiàng)測量技術(shù)；在737MAX型號飛機(jī)裝備的零件對接環(huán)節(jié)也應(yīng)用了這項(xiàng)技術(shù)，這兩種類型飛機(jī)應(yīng)用GPS測量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)裝配環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)對接[2]。

3 飛機(jī)裝配過程數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用前景

在飛機(jī)裝配環(huán)節(jié)，數(shù)字測量技術(shù)的應(yīng)用不但提高了飛機(jī)制造行業(yè)的裝配效率，而且節(jié)約了飛機(jī)制造企業(yè)的成本，進(jìn)而提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前，在國內(nèi)的飛機(jī)制造企業(yè)為提高飛機(jī)裝配效率，不斷引進(jìn)各種數(shù)字化的測量設(shè)備，應(yīng)用各種先進(jìn)的測量技術(shù)。但是不得不承認(rèn)我國在數(shù)字測量方面還處于探索階段，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相對不足。如何在飛機(jī)裝配環(huán)節(jié)更好地應(yīng)用數(shù)字測量技術(shù)，是當(dāng)前需要重點(diǎn)解決的問題。在飛機(jī)裝配環(huán)節(jié)，應(yīng)做好工裝定位，將此作為基礎(chǔ)完成輔助零件的裝配，此過程將數(shù)字測量技術(shù)應(yīng)用其中，可提高裝配的精準(zhǔn)度，因此數(shù)字測量技術(shù)是確保飛機(jī)裝配質(zhì)量的重要屏障，所以此技術(shù)在國內(nèi)飛機(jī)裝配領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

結(jié)論：

綜上所述，在飛機(jī)裝配的過程中，合理應(yīng)用數(shù)字化測量技術(shù)能提高飛機(jī)裝配效率，為飛機(jī)制造企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。因此，相關(guān)從業(yè)人員應(yīng)掌握激光追蹤技術(shù)、激光掃描技術(shù)、數(shù)字化照相測量技術(shù)、GPS測量技術(shù)，在飛機(jī)裝配環(huán)節(jié)正確應(yīng)用這些測量技術(shù)，促進(jìn)飛機(jī)制造行業(yè)的不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]海山.探索智能裝配技術(shù)，助力大飛機(jī)騰飛——訪南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院教授黃翔[J].航空制造技術(shù)，2018，61（07）：24-25.

[2]劉玉松，劉琦，譚清中.基于激光雷達(dá)的數(shù)字化裝配檢測技術(shù)研究[J].航空制造技術(shù)，2017（21）：91-93+101.

（作者單位：中航飛機(jī)股份有限公司）