机身部件柔性装配数字化测量技术应用

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1、D191ia№。。。eI，k。帅岫，沁，LargeM。m大飞机数字化装配技术机身部件柔性装配数字化测量技术应用水ApplicationofDigitalMeasurementTechnologyinAircraftFuselageFlexibleAssembly北京航空航天大学机械工程及自动化学院汪西张俐王亮李东升汪西北京航空航天大学机械工程及自动化学院飞行器制造工程系硕士研究生。研究方向为飞机柔性装配和数字化测量技术应用。目前参与的课题有：由北京航空航天大学、北京航空制造研究所(625所)和沈阳飞机工业集团公司合作的国防

2、基础科研重点项目一一《飞机大部件自动化装配技术》；北京航空航天大学和沈阳飞机工业集团公司合作的平垂尾大部件对接项目；北京航空航天大学和上海飞机制造有限公司合作的基于MBD环境下的民机对接工艺装备研究。+国防基础科研项目(A0520110016)、国际科技合作项目(2010DFB73280)、国家科技支撑计划项目(2011BAFl3811))资助。飞机部件级装配由于大多零组件外形结构复杂，装配工作量大，采用传统的刚性工装装配，成本高、效率低。精度也不高。因此，飞机部件的数字化柔性装配技术亟需深入的应用研究。本文主要针对机身部

3、件数字化柔性装配中的数字化测量技术展开应用研究，为提高飞机装配精度，保证装配质量提供基础技术支持。随着航空制造技术的不断发展，我国现代飞机的装配工艺正由传统的模线模板、刚性工装等模拟量传递协调的方法向柔性装配的数字量传递的方法转变。数字化、自动化和信息化已经成为飞机装配的主流趋势。在“十一五”期间，各大主机厂、航空院校和研究所充分发挥产学研模式的优势，对数字化柔性装配技术进行了深入研究和应用，在飞机壁板类组件级柔性装配和大部件对接柔性装配方面取得了部分成果，有了比较成熟的应用，基于激光跟踪仪的数字化测量技术已经普遍应用于各

4、主机厂[I-3]。但是作为飞机装配中的关键一环，部件级装配在数字化柔性装配技术方面还比较薄弱，无论是柔性工装还是数字化测量，其应用研究都刚刚起步。为了实现数字化精确装配，飞机在零组件装配、部件装配和总装对接的每一个阶段中均采用数字化测量技术，检测各项指标，同时将数字量从上游传递到下游，并且为飞行试验和新型号的研发积累科学数据。飞机部件级装配由于大多零组件外形结构复杂，装配工作量大，采用传统的刚性工装装配，成本高、效率低，精度也不高M】。因此，飞机部件的数字化柔性装配技术亟需深入的应用研究。本文主要针对机身部件数字化柔性装配

5、中的数字化测量技术展开应用研究，为提高飞机装配精度，保证装配质量提供基础技术支持。飞机装配数字化测量技术相对于传统测量方式，数字化测2013年第1，2期·航空翻造技术93钐论坛FORUM量技术不仅测量范围大、精度高，而且其测量结果直接以数字量表征，便于处理和共享。在整个数字化柔性装配过程中，数字化测量系统对采集的数据进行处理、传递、反馈和存储，是数字量传递调控过程中不可缺少的重要环节。1数字化装配测量系统构成数字化测量技术是实现飞机数字化高精度装配的基础保障。广义上讲，一个完整的飞机部件数字化装配测量系统由计算机软件系统、

6、控制系统、驱动机构、执行结构和测量系统5大部分组成Ⅳ】。这5部分按照主要的硬件设备来划分，由3部分构成：计算机平台、数字化工装以及测量设备。计算机平台是控制中枢和信息处理中心；工装和测量设备的控制和处理软件集成于计算机软件系统中，所有的数据和指令均由计算机输出，并最终反馈回计算机。整个系统是一个闭环控制系统。系统运行流程可以简化成如下过程：首先一个结构件初步装配(Assembly)到约定位置，然后测量(Measure)它的位置，再把它移动(Move)到准确位置，即装配一测量一移动(AMM)。这是一个连续的循环的过程，不断地

7、测量反馈，不断地调整，直至部件装配准确【8l。2激光跟踪仪及其测量软件数字化测量系统的主要核心部分是计算机辅助测量设备和测量软件，它们在飞机装配线上主要用来测量和定位被装配产品，是飞机数字化装配系统的重要组成部分。在飞机数字化装配中应用较为广泛的先进数字化测量仪器主要有激光跟踪仪、iGPS、电子经纬仪、电子全站仪和数字照相测量系统。激光跟踪仪由于其测量范围大、精度高、动态测量、携带方便等特点，成为国内使用最广范的大空间高精度测量设备。以LeicaAT901B激光跟踪仪为例，一套激光跟踪仪硬件设备主要包94航空制造技术·20

8、13年第1／2期括跟踪仪本体和控制机箱。跟踪仪本体是整个仪器的核心部件，发出及接受反射激光，内部构造由角编码器、伺服马达和激光干涉仪等元件组成。跟踪仪控制机箱是仪器的控制中枢，发出指令、接受数据、处理数据、传递数据，为跟踪仪本体供电等。控制机箱与跟踪仪本体是通过两根电缆连接的，其中一根电缆为跟踪仪本体供