基于iGPS的飞机部件对接测量点选取方法研究

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1、oigi{al胁呲忙。nnol。。，幻山哪啪。n大飞机数字化装配技术基于iGPS的飞机部件对接测量点选取方法研究米宋彰桓1，赵罡1。孙占磊1，邢宏文2(1．北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191；2．上海飞机制造有限公司，上海200436)[摘要】iGPS在飞机对接中拥有多点实时测量、测量范围大的优势，是未来飞机对接测量的发展趋势。在iGPs测量过程中，测量点的选取是测量工作的重要环节，对飞机部件的对接质量影响很大。目前测量点的选取主要依赖经验，难以满足高效对接的需求，针对这一问题提出了一套基于测量关键特性的iGPS测量点选取方法，按照对接流程将测量

2、关键特性分为基准特性、调姿特性、连接特性和工装特性4类。基于4类测量关键特性提出了测量点选取原则和方法。通过某型号民机前、中机身对接实例详细阐述了飞机对接测量点选取流程，验证了该方法的可行性。关键词：iGPS；测量关键特性；测量点；飞机对接DOI：10．16080／i-issnl67l一833x．2016．05．057宋彰桓北京航空航天大学航空宇航制造工程硕士研究生。研究方向为数字化测量、飞机装配。+基金项目：国家商用飞机制造工程技术研究中心创新基金资助项目(sAMcl3一JS一15一027)。飞机机体装配是飞机制造过程中的重要环节，其工作复杂、难度大，是飞机制造的

3、关键⋯。在飞机装配中，对接是关键步骤之一。对接的效率直接决定整个装配环节的效率，其精度、误差对整个飞机的质量有直接影响。测量是对接工作的一个重要环节。目前大尺寸测量技术在国内外航空制造业得到了广泛的应用【2】。大尺寸测量技术在飞机对接中主要用于部件位姿定位及装配质量检测，是保证对接质量的重要手段。目前，国内对于飞机对接测量的研究多使用激光跟踪仪作为测量工具p。6l，但其存在转站、断光、仅能测量单点等缺点，不能很好地满足飞机对接测量的要求。iGPs全称为IndoorGPS，是一种大尺寸空间测量技术，主要用于解决大尺寸室内空间测量与定位问题。相比全站仪、准直仪、激光跟踪

4、仪等测量工具，iGPS拥有测量范围大、同时多点测量、实时性强等众多优势，且具有较高的测量精度，足以满足飞机对接的需要，在飞机对接领域有很大的应用潜力。目前，国内对iGPS的研究多集中于其自身基础性能的分析，例如精度分析、动态性能，关于iGPS进一步在实际工程应用中的研究较少l7’91。为了发挥iGPS测量优势，推广其在飞机对接领域的应用，迫切需要结合对接工艺和iGPS测量特点进行基础应用研究。为了针对iGPS的测量特点选取有效的飞机部件对接测量点，正确反映对接要求，精简测量数据，提高测量效率，本文提出了基于测量关键特性的飞机部件对接iGPs测量点选取方法。测量关键特

5、性测量关键特性的概念来源于关键特性(KeyCharacteristics，KC)，它部分依存于产品关键特性树，同时与2016年第5期·航空制造技术57论坛Fo眺n实际对接工艺密切相关，是结合产品设计要求和实际制造工艺的纽带。1测量关键特性定义关键特性是材料、零部件或过程的特性中对产品的互换协调影响最大的特性”01。关键特性按照研制阶段可分为产品关键特性、制造关键特性和装配关键特性⋯I。其中，装配关键特性是指在各个装配阶段、零部件或工艺装配配合中对产品的装配质量影响最为显著的几何特性(如尺寸、形状、位置等)”21，装配关键特性又可以根据装配级别分为顶级装配关键特性和低

6、级装配关键特性。对接过程的测量关键特性属于装配关键特性。图l表示对接过程中的测量关键特性在飞机关键特性树中的位置。从零件制造到整机装配完成，测量是贯穿始终的，针对制造和各级装配的工艺特点，以及不同的测量方式，都应有其相应的测量关键特性。对接过程中的测量关键特性是为了正确反映对接过程的装配关键特性，满足对接测量要求而提取的一系列能够通过现有测量手段进行描述的特性。测量关键特性可以综合考虑设计、制造及装配中的多种因素，对工件整体进行精简、抽象，提取出其中的某一特性作为代表，从而简化测量点选取的难度。本文面向使用iGPs作为测量工具的对接过程，对于建立飞机全生命周期的测量

7、关键特性体系具有一定借鉴意义。2测量关键特性的分类在基于iGPS测量的飞机部件自动化对接中需要的测量点数量多、用途多样，为了有序地选取测量点，并对测量数据进行有效管理和应用，需要对测量关键特性进行分类。本文基于对接T艺流程将测量关键特性分为以下4类：(1)基准特性。它是指用来建立统一的基准坐标系的测量关键特性。建立统一的坐标系是测量的首要工作。飞机有自身的设计坐标系，对接过程中各部件的正确位姿在设计坐标系下进行描述，而测量T具拥有自己的测量坐标系，基准特性的作用就是实现这两者的统一。就iGPs而言，一般使用自由组网法建立测量坐标系，通过求解坐标系之间的齐次转换矩