飞机数字化柔性装配中的数字测量技术.pdf

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1、管论坛嘲uM飞机数字化柔性装配中的数字测量技术DigitalMeasurementofAircraftDigitalFlexibleAssembly北京航空航天大学机械工程及自动化学院梅中义朱三山杨鹏梅中义北京航空航天大学机械工程及自动化学院副教授．博士．毕业于北京航空航天大学航空宇航制造工程专业，主要从事飞机数宇化装配与测量技术．飞机数字化设计与制造技术等方面的研究与开发工作。飞机装配是一项技术难度大、涉及学科领域多的综合性集成技术，在很大程度上决定了飞机的最终质量、制造成本和周期，是整个飞机制造过程的关键和

2、核心技术⋯，飞机装配劳动量占整个飞机制造劳动量的50％以上。飞机装配过程就是将大量的44航空制造技术·2011年第17期采用基于数字化测量技术的飞机数字化装配测量系统不仅可以大幅度提升现代飞机数字化装配的质量和效率，而且更能适应上层的飞机数字化设计。从而打通从设计、制造到装配的数字化、一体化流程，改变传统的模拟量传递模式。同时，它将带动我国飞机生产模式的深刻变革，有利于实现飞机的先进数字化柔性装配，增强我国航空制造业国际竞争力，必将为我国新一代飞机制造技术赶超国际先进水平做好重要的铺垫。飞机零件按图纸、技术要求

3、等进行组合、连接的过程，大致可分为零件、组合件、段件间的部装以及各部件间的总装。近年来，飞机生产制造行业对飞机装配技术提出了高质量、高速度、低成本并能适应多品种产品的生产要求。为了实现这一目标，国内外航空企业和研究单位开始投人大量人力物力研究飞机柔性装配技术。先进国家的航空企业已经开发并应用了飞机柔性装配技术于多种飞机的研制生产中，并取得了显著成效。数字化柔性装配技术飞机柔性装配是指一套装配工装f装配型架)能够完成2个或2个以上产品装配作用的制造技术，它以数字化和自动化为依托，能更好更快地实现产品的装配任务，提

4、高产品装配的质量，缩短产品工装的设计和制造周期[2]。计算机技术和各种新的装配工艺技术的飞跃发展使得飞机数字化柔性装配的实现具备了必要的技术基础。飞机数字化柔性装配技术是建立在计算机数字信息处理平台上，融合飞机的全数字量协调体系下，应用计算机信息技术、数字控制技术，采用各种的数控装配工具，进行数控制孑L、铆接，完成部件的连接。能适应飞机部件品种规格、批量、装配工艺、DigitalAssembIy"rechno岫yforLar9e时c。R大飞机数字化装配技术场地和时间的变化要求[3】。在有限的场地内快速完成装配任

5、务，大大减少了装配工装的使用，简化了型架。数字化装配技术广泛采用数字量传递信息，是一项庞大、复杂的系统工程，需要集成多种先进的技术成果。其关键技术包括飞机数字化设计及制造技术、装配工装定位柔性化技术、数字测量技术、CAD／CAM／CAE技术、多轴系统控制技术、自动钻孔技术、自动铆接技术等。数字测量技术基于数字量协调的数字化柔性装配技术离不开数字化的测量技术。数字测量技术为实现数字化精确装配提供了基础保障。数字测量系统(DMS)工作的主要核心硬件是计算机辅助测量设备，它们在飞机装配线中主要用来测量和定位各种工艺装

6、备，或直接用来定位被装配产品，是飞机数字化装配系表1各种数字测量系统对比统的重要组成部分。通过近20年的飞速发展，传统的型架装配正逐渐被国外先进的飞机制造公司淘汰，数字化柔性装配逐渐成为飞机装配的主流。在飞机数字化柔性装配中运用较为广泛的先进数字化测量仪器主要有电子经纬仪、电子全站仪、数字照相测量系统、室内GPS测量系统、激光跟踪仪。图1列举了各测量系统。表1对各种测量系统的相关参数及优缺2台或2台以上，需要基准尺定标。20m内：角度精度0．5’；测量转站时需要重新定标；在中、短距离内具有极电子经纬仪需要操作人

7、员人眼瞄准精确度&05mm高的测量精度；测距通过测角计算得到可单台工作；开机后输入温度和气测程0．9～1800m；测量精度：不能完全代替水准仪；对点时稳定性和安全性电子全站仪压，仪器自动校正距离±f3+2x10“1mm．更好；对于高精度测距能力不足可单台工作；开机30rain预热；一绝对精度：非运动目标高精度的大尺寸测量；自动跟踪，实时测量，携激光跟踪仪次性初始校准，转站无需定标5×10-6；运动目标10×lO。。带方便；需手持靶球，对工人技能要求较高测量前需要定标，贴片；多角度多2000x3000像素；精度小

8、于携带方便，环境适应力强；多点跟踪；转站容数字照相测量次照相0．05ram易；技术要求高、价格高，对目标光源有一定要求合理布置被测目标周围空间的脉超大尺寸测量，无需转站；支持多用户。不受温室内GPS测量最高精度可达0．2ram冲发射器(数量I位置)度影响；测量精度不高图2利用DPS装配F一18的部件点做了比较。以上5种测量系统中，电子经纬仪使用比较麻烦，测量范围有限；电子全站仪测量精度