空客A380先进GLARE复合材料蒙皮无损检测方案设计.pdf

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1、空客A380先进GLARE复合材料蒙皮无损检测方案设计口王帅(法国波尔多大学)摘要：针对空客A380先进GLARE复合材料无损检测要求，利用结构光投影三维扫描技术，提出一种新型快速无损检测方案。新方案拥有自动化程度高，测量精度高，数据获取快，和对环境要求低等优点。最后对新方案的优缺点进行了讨论。关键词：结构光三维扫描法GLARE复合材料无损检测中图分类号：TH11文献标识码：A文章编号：1007—3973(2010)09-078-02纤维金属混杂层合板(FML)是最近几年出现的应用于航进行表面高精度三维数据的定期收集的方案，通过两次点云空航天飞行器结构上的一种新型复合材

2、料结构。目前市面上数据对比，可以发现机身壁板表面高度位移从而确定缺陷的已存在几种商用FML，其中GLARE和ARALL已经在空中客位置和大小，替代目视检查。车结构中得到应用，而波音公司也将在最新的B787中使用性此方案有效性的前提必要条件是：能更加出色的TiGR材料。在飞机营运较长时问后，GLARE蒙皮在复杂环境、循GLARE材料应用在飞机的上机身蒙皮，是一种短玻璃纤环载荷和冲击损伤等共同作用下，树脂的吸湿老化，胶层不维增强铝合金，由O．3～O．5mm的铝合金薄板与环氧树脂玻均，脱胶，分层等缺陷会在蒙皮表面形成局部的凹陷和突璃纤维夹芯(0．2～0．3mm)交替粘结层压而

3、成的。起。自从1999年l0月以来，德国空军就在A310飞机上使2方案设计及其原理用了GLARE材料，空客公司积累了很多使用和维修经验。经过研究比较各种激光三维检测方法，结构光光栅投影确定在维修项目中复合材料没有定期的无损检测项目，只有法具有大量程、大视场、可调节精度、光条图像信息易于编码在定检中发现可视的损伤后才需要深度的检查。对于肉眼无和提取、实时性强及主动受控、效率高、自动化程度高等优点，法看到的损伤，不会影响飞机的完整性。但是，GLARE材料而且不受电磁干扰、温湿度等环境因素的影响，完全符合前文作为使用热粘结工艺的复合材料，即使工艺非常先进，但它方案要求。下文将

4、对结构光光栅投影法的三维数据测量原理还是脱离不了复合材料所固有的一些缺陷，如胶接缺陷、空和必要的后处理程序进行介绍。隙、夹杂物、溢胶、脱胶、胶层超厚或超薄、贫胶、厚度偏离、树2．1光栅投影法原理和双三角法原理脂堆积、铺层皱折、凹坑、凸起、积瘤等。由于GLARE材料的光栅投影法基本原理如下图1所示。图中，投影单元投射微观结构，使得它的金属-树脂界面相层更容易吸附湿气和水出来的是黑白相间的灰度编码结构光栅，光栅图像投影到被扫分，因此GLARE材料的吸湿老化问题也值得关注。。另外，描物体表面后，由两台安装在不同角度上的摄像机同时摄取图由使用经验可知，越是主结构的应用，问题越少

5、，使用性能越像。规则的光栅图像受到物体表面高度的调制而发生变形，这好，反而是薄壁结构的问题更多。，GLARE蒙皮就是一种薄样就可以通过相移和灰度编码技术的结合，解决两幅图像上空壁结构。因此，我们的维修人员不能对GLARE材料掉以轻间点的对应问题和物体表面光点与摄像机像点之间的对应关使用先进的自动化无损检测技术对其定期检查是有其必系，并通过双三角法解算出两个摄像机公共视区内像素点的三要性的。维坐标。本文将针对空客A380的GLARE蒙皮，探讨超高精度激竣麓霞光三维扫描技术应用到快速无损检测系统的方案。1方案要求及前提假设由于A380机身极其巨大，机身长达73米，高度24．

6、1米，因此采用状态监控维修手段对飞机机身检测就必须要求该检测方案拥有自动化程度高，测量精度高，测量速度快，环境要求低，能现场实时测量等优点。基于以上要求，参考多种文献和现有的技术积累，提出一种利用激光三维扫描技术对A380飞机上机身GLARE蒙皮28——斟协i~IF．·2010年第9期(下】——对比了三种方法，由于本方案对三维扫描技术的应用为了前后两次对点云数据对比，必须利用特定点重合拟合GLA—RE蒙皮表面高度情况，所以三点法的几个缺点在这里就不存在了，反而三点法更适应这种情况。2．3误差分析首先是成像系统误差，二是环境因素误差，三是CCD传感器、电路处理误差，四是点

7、云数据出来误差，最后是被测表面和方案引起的误差。文献。对这些误差有详细介绍。3总结图l结构光三维扫描法系统原理图与其他无损检测方法比较，该方案的优越性和可能的问双三角法原理如上图fig2所示，根据余弦定理有题。0lP，_、／+／2_21f~os(1)(1)相比较与超声波检测手段，它的自动化程度图1结构光三维扫描法系统原理图更高，检测速度更快，且没有接触式02P”=、／+2s2fcosB(2)超声波检测中必须使用的诸如油脂或水等声耦合介质，无论根据正弦定理：使用何种耦合介质，在检测工作结束后都应该将其清除，残留0l=argsin(l·／0l