民用飞机大部件数字化对接关键技术

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1、民用飞机大部件数字化对接关键技术KeyTechnologiesofDigitalFinalAssemblyforCivilAircraft南京航空航天大学机电学院黄翔李泷呆上海飞机制造有限公司陈磊方伟黄翔南京航空航天大学教授，博士生导师。主要从事数字化设计制造、飞机数字化装配等方面的教学和科研工作。主持国家863、国家自然科学基金等项目10余项。获得省．部级科技进步奖8项。发表论文60余篇．专著2部。传统的飞机大部件对接主要靠工装和工艺补偿来保证大部件之间的协调，在对接部件留余量，采用吊车与牵引配合进行对接，最后进行精加工⋯。这种对接方法精度低、可靠54航空制造技

2、术·2010年第3期飞机大部件对接装配的数字化和自动化可以有效降低部件对接误差，提高飞机大部件对接装配精度和效率，是飞机大部件装配的发展趋势。今后其发展重点是需要开展面向飞机装配的设计技术的研究，主要在设计对接形式时要充分考虑自动对接装配的要求，特别是测量点的布置；其次是要实现大部件自动对接系统的装备化、标准化．模块化和系列化设计，以便推广应用。性差，极易出现超差问题，容易造成无法逆转的飞机水平测量参数。飞机大部件数字化自动对接系统用于实现大部件空中姿态位置的实时控制、调整，并完成调姿后的驱动与对接12-41丰要由自动定位器、测量系统、控制系统和调姿集成软件系统组

3、成。在自动对接过程中，首先通过测量系统，进行大部件位置的准确测量，进行装配轨迹规划后将数据传递给定位器，通过伺服电机带动自动定位器进行X、y、Z3个方向的自由移动以及绕X、l，、Z3个方向的旋转，从而实现匕机大部件的精确定位，完成对接。本文结合ARJ21介绍飞机大部件数字化自动对接装配系统。数字化大尺度测量场构建要解决大部件间的准确对接，首先要解决的是获得大部件间准确的相对位置关系，即部件空间位置的准确测量。与其他测量要求不同，飞机大部件空间位置测量具有对象尺寸大、测量精度要求高和测量难度大等特点。目前，国内飞机部件对接过程中测量定位仍然主要依赖于传统光学测量仪器

4、，如水准仪、光学经纬仪等。随着数字化技术的发展，先进的用于大空间范围测量的数字化测量设备相继出现，如激光跟踪仪、局域GPS、D,gJt。lDeslgnanaManufa。IurIngTe。hnofogyfo，LargeCommerc。。tJet大飞机数字化设计与制造技术，一一———、，，———、、、陲三引陲兰习恻恻章⋯j覃‘在线lI部件调Il定位器测最h,-I整数据I,-,t调整数控制ll生成ll据生成n困l坚堕垡I定位器调褴与检测飞机大部件自动对接基本构成和实现原理激光雷达等，较之传统的测量方法，在测量精度和易用性等方面，数字化测量设备可以更好地满足飞机装配过程

5、中的测量要求。激光跟踪仪的基本测量原理是激光跟踪目标反射器通过自身的测角系统(水平测角，垂直测角)，及激光绝对测距系统来确定空间点目标反射器空间位置的毕标，再通过仪器自身的校准参数和气象补偿参数对测量过程中产生的误差进行补偿，从而得到空间点的坐标。局域GPS是一种超越传统测量的大尺寸空间测量技术，使用红外脉冲激光发射器，接收器根据激光发射器投射来的激光时I’日J特征参数，计算接收器所任点的角度和位置，并将模拟信号转换成数字脉冲信号，通过无线网络发送给中央控制窜的服务器，最后通过局域GPS系统的测量软件处理数据获得高精度的信息，并供远端的多用户共享。它的测量区域并不

6、会受到已安装的激光发射器数量限制，只需增加激光发射器便可扩展测量范围怕’。激光雷达是一种球坐标系的测量系统，它产生一束聚焦的红外激光投向被测目标，此时存被测日标上产生大量的发射光束，将入射激光返回雷达所经历的时间与复制的入射激光通过内置的已知长度光纤所用时间进行比对，得出被测目标与激光雷达的距离16J。被测目标的方位角和仰角分别由反射镜和旋转头获取，最后将获得的球坐标转换成直角坐标。激光跟踪仪、局域GPS、激光雷达都可以用于测量场的建立，具体的选用方案会考虑方便性、测量批量、费用和维护等方面。测量场的建立由飞机的尺寸大小、测量点的位置、测鼍精度要求和是否需要转站等

7、方面决定。基十激光跟踪测量仪的数字化测量场布站方案。徕卡激光跟踪仪的测量精度如下：U。。(IFM)=10“m／m(干涉仪精度)，U。。(ADM)=10“m／m(绝对测距精度)。根据对接装配对三维坐标测量精度的要求和上述公式，可以确定激光跟踪仪与各个测量点的距离，从而确定测量场布站形式：ARJ21翼身对接的整个过程中4台激光跟踪仪的布站形式(也可以采用一激光跟踪仪通过转站方式来实现)。将4台激光跟踪仪布置到A、B、C、D4个站位，以A站位激光跟踪仪的设备坐标系为测量坐标系，分别将B、C、D站位上设备坐标系与测量坐标系拟合，完成坐标系的统一。定位器设计和工艺接头设计自

8、动定位器是