飛機(jī)蒙皮零件三維光學(xué)測(cè)量技術(shù)條件分析

汪海峰 張莉

摘 要：飛機(jī)蒙皮零件是一種具有復(fù)雜曲面的薄壁零件，對(duì)于飛機(jī)正常應(yīng)用有著極為重要的作用。在該零件的生產(chǎn)活動(dòng)中，如何開展數(shù)字化測(cè)量工作一直以來都是蒙皮零件制造的難題。近年來，在我國三維光學(xué)測(cè)量技術(shù)水平不斷提高的背景下，將該技術(shù)應(yīng)用到飛機(jī)蒙皮零件測(cè)量工作中，能夠改善傳統(tǒng)飛機(jī)蒙皮零件測(cè)量工作，但是因?yàn)槭艿綔y(cè)量技術(shù)條件等因素的限制，規(guī)范化的測(cè)量工作一直難以在企業(yè)中有序開展。本文主要內(nèi)容分析了飛機(jī)蒙皮零件三維光學(xué)測(cè)量技術(shù)條件，希望能為我國飛機(jī)蒙皮零件測(cè)量工作的開展有所啟示。

關(guān)鍵詞：飛蒙皮零件;三維光學(xué);測(cè)量技術(shù)

1.飛機(jī)蒙片零件三維光學(xué)檢測(cè)內(nèi)容

針對(duì)于一般機(jī)械零件的檢測(cè)工作而言，通常情況下都是參考國家標(biāo)準(zhǔn)化組織為產(chǎn)品開發(fā)全過程構(gòu)建的產(chǎn)品結(jié)合技術(shù)規(guī)范系列標(biāo)準(zhǔn)，其中對(duì)零件的公差定義、標(biāo)注、基準(zhǔn)參考體系等都進(jìn)行了規(guī)定。飛機(jī)蒙皮身為一種帶有自由曲面的鈑金件，不僅零件形狀較為復(fù)雜，并且還容易變形。結(jié)合當(dāng)前我國飛機(jī)蒙片零件檢測(cè)工作的開展情況來看，檢測(cè)內(nèi)容包含有曲面外緣型值公差、周邊外形尺寸公差、表面質(zhì)量要求等，除了曲面外緣型值公差、單曲面蒙皮的百分比連線波紋度、周邊外形尺寸公差這三項(xiàng)之外，其余零件部分的檢測(cè)工作需要采取其他方法進(jìn)行[1]。

在當(dāng)前我國檢測(cè)技術(shù)與公差技術(shù)不斷發(fā)展的今天，在相關(guān)工程項(xiàng)目中越來越多的企業(yè)開始通過形狀、位置公差等綜合公差來代替尺寸公差。

2.測(cè)量方法與技術(shù)條件

本文主要內(nèi)容探究了光學(xué)掃描、攝影測(cè)量?jī)煞N測(cè)量方法，這兩種測(cè)量方法都是三維光學(xué)中最典型的測(cè)量方法，從測(cè)量準(zhǔn)備到零件放置、外形測(cè)量等方面探究了有關(guān)技術(shù)條件。

2.1測(cè)量方法

無論是光學(xué)掃描還是攝影測(cè)量，這兩種測(cè)量技術(shù)都可以應(yīng)用于測(cè)量復(fù)雜曲面表面數(shù)據(jù)。在應(yīng)用光學(xué)掃描技術(shù)開展相關(guān)工作時(shí)，適合采集零件表面的大量點(diǎn)云數(shù)據(jù)，對(duì)于較為復(fù)雜的蒙片零件，在測(cè)量過程中需要多次變換角度進(jìn)行測(cè)量，然后將所謂測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接。測(cè)量人員需要注意的是數(shù)據(jù)拼合的過程中會(huì)存在一定累積誤差。在應(yīng)用攝影測(cè)量技術(shù)開展蒙片測(cè)量工作時(shí)，需要采集蒙片零件表面的粘貼記點(diǎn)，一般情況下蒙片表面的數(shù)據(jù)點(diǎn)密度十分稀疏，但是優(yōu)點(diǎn)是所有測(cè)量數(shù)據(jù)沒有累積誤差。在對(duì)蒙皮零件的周邊導(dǎo)孔以及周邊線開展測(cè)量工作時(shí)，可以應(yīng)用視覺適配器、手持測(cè)量筆對(duì)蒙皮零件進(jìn)行測(cè)量[2]。

2.2測(cè)量前準(zhǔn)備

在應(yīng)用光學(xué)測(cè)量法對(duì)蒙片零件表面進(jìn)行測(cè)量時(shí)，對(duì)于零件表面的光學(xué)也有一定要求，對(duì)于存在高度反光或者本身顏色為黑色的蒙皮零件，需要在其表面均勻涂抹一些顯影劑，隨后再開展測(cè)量工作。

光學(xué)掃描技術(shù)與攝影測(cè)量技術(shù)開展三維光學(xué)測(cè)量工作時(shí)，首先要在蒙片零件表面粘貼一些標(biāo)記點(diǎn)，直接粘貼在零件表面即可。在應(yīng)用攝影測(cè)量技術(shù)開展相關(guān)工作時(shí)要注意，無論是數(shù)據(jù)點(diǎn)過密還是數(shù)據(jù)點(diǎn)過于稀疏，最終都會(huì)導(dǎo)致蒙片零件的曲面難以描述，基于此，工作人員要注意，蒙片表面的標(biāo)記點(diǎn)間距不能過大。根據(jù)相關(guān)調(diào)查研究顯示，已經(jīng)存在檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)的發(fā)達(dá)國家航空企業(yè)，在有關(guān)檢測(cè)文件中對(duì)球面進(jìn)行測(cè)量時(shí)，至少要求每10°便要分布一個(gè)測(cè)量點(diǎn)[3]。

2.3蒙皮零件放置

飛機(jī)蒙皮零件本身薄壁且尺寸大，因此容易在外力作用下發(fā)生變形現(xiàn)象，基于此，在測(cè)量工作中要對(duì)飛機(jī)蒙騙零件進(jìn)行支撐。部分蒙片零件的公差要求一般情況下是會(huì)在外載加力的情況下給出的，因此有關(guān)蒙片零件應(yīng)用也在加載外力的情況下對(duì)相關(guān)零件進(jìn)行測(cè)量。

在開展數(shù)字化測(cè)量工作時(shí)，需要將飛機(jī)蒙皮零件進(jìn)行合理放置，以免在外力等因素的影響下，導(dǎo)致蒙片變形、損壞。常見的蒙片零件放置方式有自由狀態(tài)、模胎支撐以及模胎支撐加外力三種。具體情況如下圖所示。

2.4蒙皮零件外形測(cè)量

2.4.1表面測(cè)量

在對(duì)飛機(jī)蒙皮表面開展測(cè)量工作時(shí)，可以應(yīng)用光學(xué)掃描測(cè)量方法或者攝影測(cè)量方法進(jìn)行，也可以采用兩種綜合設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。在應(yīng)用兩種測(cè)量手段開展外形測(cè)量工作時(shí)，首先需要采用攝影測(cè)量方法獲取蒙片表面黏貼的坐標(biāo)，而后再應(yīng)用這些標(biāo)記點(diǎn)開展掃描工作，隨后將所有掃描的點(diǎn)進(jìn)行高精度拼合。

2.4.2特征線測(cè)量

針對(duì)于蒙片零件而言，特征線指代的是該零件部位的周邊線與零件表面的截面線，一般情況下，截面線位于飛機(jī)蒙皮曲度方向的橫、縱切面上。在對(duì)蒙片零件的周邊線開展測(cè)量工作時(shí)，可以采用光學(xué)掃描測(cè)量器或者手持式測(cè)筆開展測(cè)量工作。在測(cè)量過程中一條邊的測(cè)量點(diǎn)最少為5點(diǎn)。在測(cè)量截面線時(shí)可以采用間接測(cè)量法，也可以應(yīng)用手持式測(cè)筆開展特征線測(cè)量工作。

2.4.3導(dǎo)孔測(cè)量

在應(yīng)用光學(xué)掃描測(cè)量設(shè)備對(duì)飛機(jī)蒙皮零件導(dǎo)孔開展測(cè)量工作時(shí)，需要采用專用的特征視覺適配器開展測(cè)量工作，或者可以選用手持測(cè)筆開展相關(guān)工作。在應(yīng)用特征視覺適配器開展測(cè)量工作時(shí)需要注意，適配器與導(dǎo)孔之間的配合間隙要小于導(dǎo)孔孔徑極限偏差的1/3.

3.檢測(cè)定位與誤差計(jì)算

在完成測(cè)量工作之后需要對(duì)飛機(jī)蒙片零件部位測(cè)量結(jié)果開展檢測(cè)定位與誤差計(jì)算，在此過程中需要采用定位基準(zhǔn)部位的測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)以及相關(guān)理論模型進(jìn)行配準(zhǔn)。結(jié)合當(dāng)前我國飛機(jī)蒙片零件的商用測(cè)量數(shù)據(jù)分析軟件來看，在此類軟件當(dāng)中多數(shù)情況下都是推薦應(yīng)用六位定位、最佳配準(zhǔn)等配準(zhǔn)方法，在完成檢測(cè)定位工作之后才可以對(duì)蒙片零件的邊線輪廓、曲面輪廓度等誤差進(jìn)行計(jì)算。

結(jié)語：綜上所述，結(jié)合當(dāng)前我國飛機(jī)蒙片零件三維光學(xué)測(cè)量技術(shù)的開展情況來看，常見的三維光學(xué)測(cè)量技術(shù)包含有攝影測(cè)量法與光學(xué)掃描法，在應(yīng)用這兩種方法開展測(cè)量工作時(shí)要注意做好測(cè)量前準(zhǔn)備、蒙皮零件放置工作，合理應(yīng)用測(cè)量手段，完成測(cè)量工作后還要對(duì)測(cè)量結(jié)果開展檢測(cè)定位與誤差計(jì)算，最終得出準(zhǔn)確有效的測(cè)量數(shù)值，為后期飛機(jī)蒙片零件的應(yīng)用提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳麗麗， 王燕， 劉勝蘭，等. 飛機(jī)蒙皮零件三維光學(xué)測(cè)量技術(shù)條件研究*[J]. 航空制造技術(shù)， 2016， 59（19）：105-109.

[2]白穆， 譚正文， 王大偉. Analysis on the Overheat of Slat Skin Based on Fault Tree%基于故障樹方法的某型飛機(jī)縫翼蒙皮過熱原因分析[J]. 航空維修與工程， 2016， 000（006）：92-94.