基于三维模型的飞机数字化快速检测技术研究

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1、基于三-快esearchOilDigital中航工业沈阳飞机工业(集团)有限公司冯子明釜：：艇冯于明现任中航工业沈阳飞机工业(集团)有限公司副总工程师．中航工业首席技术专家和信息化专家。2906年被授予“国防科技工业有突出贡献中青年专家“荣誉称号．2007年获得国务院的政府特殊津贴。随着E机数字化设计与制造技术的发展，大型整体结构件用量的不断增加，以及民用飞机经济性与安全惟要求的日益提高，对产品的制造精度也提H{了更高要求，使产品检测难32航空制造技术·2011年第2l期传统的测量技术已难以满足飞机零部件快速、高效、高精度检测要求。当前基于三维模型的

2、数字化检测技术应用已成为打通飞机复杂零件与大尺寸零部件数字化设计、制造、检测一体化流程．提升检测效率与水平的关键环节。度日趋加大，从而对测邑技术提出了新的需求，传统的测量技术已难以满足飞机零部件快速、高效、离精度检测要求“{前基十三维模型的数字化检测技术应用已成为打通E机复杂零件与大尺寸零部件数字化没计、制造、检测一体化流程，提升检测效率与水平的关键环节飞机数字化检测技术发展现状与需求1飞机数字化检测技术发展现状近年来，国外基于模型定义(MBD)技术在波音787机型上的成功应用使得设计制造一体化技术得到大发展，与此同时+以坐标测量机、激光跟踪仪、激光

3、扫描仪等为代表的数字化检测技术正在取代传统测量技术．存E机机身复杂零部件以及大尺寸零部件检测中得到越来越普遍的应用，并成为飞机数字化制造中的关键支撑技术之一，在提高飞机制造和装配质量和效率方而发挥了酋要作用，波音、空客、洛克希德-马丁、罗·岁、Messier—Dowty、福特等公司已经普遍采_【{J基于数宁化测量设备的产爿·三维检测与质量控制手段，建立r较完整的数字化柃测技术体系，开发并部署了相应的汁算机辅助三维检测规划与测量数据分析系统，制定厂相应的i维检测技术规范．显著提高了检测效率与质量。同时，国外航空制造部门也已越来越多地以便捷高效的制造现场

4、数字化检测技术——一．型瞰卫sz型里匣鎏盎为支撑，发展新的、高效率的制造流程和工艺(如通过现场检测定位减少或简化装配工装等)，并应用于飞机产品质量控制、加t现场的制造数据反馈与自适应补偿、柔性自动化装配定位等．直接推动了相关技术和工艺水平的大幅提升，极大地提高了制造质量和生产效率。2飞机零部件检测需求国内飞机制造企业在飞机研制生产中也较多地应用了i坐标测量机、激光跟踪仪等测量设备和测量技术，在产品质量控制方面发挥了重要作用。但是目前对于钣金零件、复合材料等非金属零件以及飞机部件的外形检查，仍在大量使用样板、模胎、专用检验工装及量规、塞尺等检验方法进行

5、检测。这种检测结果是基于模拟量的合格与不合格，难以精确地描述零部件状态，更无法将实物的真实状态反映到产品模型上形成设计一制造一检测的闭环控制，造成零件精度较低．影响飞机装配质量，难以满足飞机的气动外形要求。航空产品的复杂性使零部件各具特点，不同的零部件在生产过程中有不同的快速检测需求。例如，大型机加零件(梁、框、肋类零件)需要对其轮廓外形、筋条位置与高度、孔位等尺寸进行快速检测(见图1)。飞机蒙皮和整流罩类立体复杂曲面钣金件需要对其型面、切边与开口位置和尺寸进行快速检测。平板类钣金零件需要对其型面、弯边、切边和下陷等尺寸进行快速检测；复材壁板需要对其

6、型面、切边、长桁位置等尺寸进行快速检测；在飞机装配过程中，既有对点(交点、装配基准点、关键特征点)精确测量的需要，也有对复杂型面的测量需求。针对不同的需求，任何测量设备和方法都不是万能的．都有其优点和局限性，如何综合利用各种数字化检测设备解决生产环节中的数字化检测问题已成为飞机制造企业发展的关键技术瓶颈。因此．飞机制造企业急需根据不同需求开展数字化检测技术研究，形成针对不同类型零部件的快速数字化检测方法指南，并利用先进的测量设备，开发辅助的软硬件系统，建立与数字化设计制造环境相适应的数字化检测技术体系。。刊矗_：-_=：¨田1飞机零部件典型结构特征飞

7、机数字化快速检测技术体系构建飞机数字化检测技术研究与应用总体框架如图2所示。基于全三维模型的数字化快速检测体系核心主要由4部分构成：检验规划与程序的快速生成、数字化快速测量、快速数据处理与分析、数字化快速检测技术应用规范制订。1检验规划与程序的快速生成在现场数字化检测实施前，从三维模型中识别、提取检测特征，通过制定合理的检验工艺规程选择合理的测量设备，进行测点规划与布局，对检测路径进行优化与仿真等可以提升检测效率与质量．亦有助于实现检验规划与三维检测模型的融合。实现检验规划与程序的快速生成应开展包括基于零部件典型结构特征的检测任务快速定义、识别与提取

8、；基于i维模型环境的检测工艺规程编制；检测坐标系构建；检测方案选用；三维检测模型轻量化；三维检测工艺规程规范