数字化组合测量辅助飞机装配质量检测技术

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1、2015年7月北京航空航天大学学报July2015第41卷第7期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．41No．7http：／／bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．enDOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2014．0635数字化组合测量辅助飞机装配质量检测技术景喜双，张鹏飞，王志佳，赵罡+(北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191)摘要：针对单独使用激光跟踪仪测量大型飞机壁

2、板类组件装配质量时存在曲面数据细节信息不易采集、测量效率低等问题，提出基于激光跟踪仪和关节臂测量仪的大型飞机壁板类组件数字化复合测量方法．在保证测量精度的前提下，将关节臂测量仪(AACMM)融入到激光跟踪仪测量场中，使用两种设备进行集成检测，对大型飞机部件成形细节信息进行全面采集．同时根据飞机部件装配过程测量环节的测量特征，在SpatialAnalyzer软件基础上开发了飞机壁板类组件数字化复合测量工具集，实现了对测量过程中所涉及到的设备、数据的集中管控．通过实例，验证了测量方法的有效性和效率．关键词：飞机装

3、配；组合测量；数字化测量；质量检测；测量效率中图分类号：TH741文献标识码：A文章编号：1001-5965(2015)07．1196-06大型飞机壁板类组件广泛应用于飞机的外形及结构中，大型飞机蒙皮壁板具有尺寸大、外形复杂和结构刚性差等特点。制造过程中经常采用拉伸成形(简称拉形)工艺，对零件外形尺寸准确度和表面完整性等技术指标要求严格¨“．目前，飞机壁板类组件成形质量检测手段已经由传统几何模拟量测量方式向数字化测量方式转变．文献[3_6]所提到的以激光跟踪仪为主的接触式数字化测量方法虽然具有测量空间大、精度

4、高、便携性好等优点，但其用于大型壁板类组件外形特征测量时，效率低下，且所采集的小曲率外形数据点受限于测量靶球的曲率半径．由文献[7-9]可知，以关节臂测量仪为代表的非接触光学测量设备无壁板外形曲率限制，通过对测量对象外形扫描，一次即可获得大量的外形点云，采集效率高，对自由曲面类的外形测量尤为方便，有利于对测量对象成形质量进行全面评估．但关节臂测量仪的测量范围受限于其臂长，单独采用关节臂测量仪难以完成大型壁板类组件成形质量检测的全部任务．为获取飞机壁板类组件完整外形数据，避免对自由曲面类型零件成形信息采集不充分

5、、出现误检和漏检的情况．本文分析两种测量方式的优缺点，对激光跟踪仪和关节臂测量仪的复合测量技术展开研究，基于SpatialAnalyzer测量软件开发了飞机壁板类组件数字化复合测量工具集，并以某类型飞机水平尾翼为例验证复合测量方法的可行性．1大型壁板类组件复合测量技术目前大型壁板类组件多为自由曲面且尺寸长度都在3m以上，采用关节臂测量仪和激光跟踪仪进行复合测量时，由于关节臂测量仪主轴允许无限次旋转，数据采集方式灵活，其主要用于零件外形细节信息采集¨⋯．但由于扫描区域受限于自身臂长，需要依据关节臂测量仪自身扫描

6、范围，先将整张壁板划分为多个区域，依次得到壁板每一收稿日期：2014-10-15；录用El期：2014—12-12；网络出版时间：2015-03．3114：54网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20150331．1454．008．html基金项目：国家商用飞机制造工程技术研究中心创新基金(SAMCl3一JS一15-027)作者简介：景喜双(1983一)，男，吉林四平人，博士研究生，tom@buaa．edu．ca}通讯作者：赵罡(1972一)，男，河北文安人，教

7、授，zhaog@buaa．edu．cn，主要研究方向为飞机数字化制造．引用格式：景喜度，张鹏飞，王志佳，等．教字化组合测量辅助飞机装配质量检测技术fJJ．北京航空航天大学学报，2015，4I(7)：1196-1201．．1ingXS，ZbangPF，WangZJ，eta1．Digitalcombinedmeasur／ngtechnologyassistedqualityinspectionforaircraftassembly[JJ．JournalofBeringUniversityofAeronautics

8、andAstronautics，2015，41(7)：J196—1201(inChinese)．第7期景喜双，等：数字化组合测量辅助飞机装配质量检测技术区域的外形点云，最后通过公共基准点拼接得到整体壁板的点云数据．激光跟踪仪用于测量上述拼接过程用到的公共点，即与关节臂测量仪固连的公共基准点．这些公共基准点可视为整个壁板零件的拼接“骨架”，用于保证壁板类组件点云拼接的整体精度．两类数据采集完毕后导入数