淺析飛機型架裝配中激光跟蹤儀的應(yīng)用

摘要：飛機型架裝配質(zhì)量會受到多方面因素的影響，在現(xiàn)階段的發(fā)展中性能良好、高精度且便捷的激光跟蹤側(cè)量設(shè)備在航空航天產(chǎn)品制造業(yè)中應(yīng)用較為廣泛，有效提升了飛機型架裝配質(zhì)量。此文章主要對飛機型架裝配中激光跟蹤儀的應(yīng)用進行簡單的分析。

關(guān)鍵詞：飛機型架裝配；激光跟蹤儀；應(yīng)用

飛機型架裝配是飛機裝備較為重要的工藝流程，直接影響飛機結(jié)構(gòu)性能，是提升飛機裝配質(zhì)量的重要因素。加強對激光跟蹤儀在飛機型架裝配中應(yīng)用的技術(shù)分析，了解激光跟蹤儀的組成以及基礎(chǔ)原理，可以為飛機型架裝配工作的開展奠定基礎(chǔ)。

1 激光跟蹤儀的組成及原理

1.1 概念和術(shù)語概述

激光跟蹤儀在飛機型架裝配中應(yīng)用必須要了解各種專業(yè)術(shù)語與概念，對其進行充分了解，進而合理應(yīng)用。在飛機型架裝配中要想了解激光跟蹤儀就必須要了解 OTP、 TB點以及ERS點三個專業(yè)術(shù)語的概念，其具體如下：

OTP（Optical Tooling Points），是光學(xué)工具點。就是在飛機型架裝配的實際過程中，卡板或者其他相關(guān)定位部件設(shè)置的安裝孔的中心位置，其主要的作用就是確定零件位置，在飛機型架裝配中零件上一般會設(shè)置三個OTP。

TB點（Tooling Ball），是基準(zhǔn)工具球點。在飛機型架設(shè)計中構(gòu)建型架坐標(biāo)系的標(biāo)準(zhǔn)控制點。通常在型架上基于特定的圖紙尺寸合理設(shè)置工具球支座，在相關(guān)的反射器座上進行基準(zhǔn)工具點的確定。

ERS點（EnhanceReferenceSystem），是增強參考坐標(biāo)系。在飛機型架裝配中激光跟蹤儀在特定的站點因為型架遮擋激光射線，進而導(dǎo)致無法完成OTP點測試。對此，必須要對激光跟蹤儀具體位置進行調(diào)整，進而對型架進行裝配測試。而ERS作為一種具有增強坐標(biāo)系統(tǒng)特征的初始點，激光跟蹤儀可以利用站點之間的位置對其進行測量，在通過最小二乘法對其進行擬合，進而將其作為裝配坐標(biāo)系的永久性參考標(biāo)志物。

1.2 激光跟蹤儀的組成

在傳統(tǒng)的激光跟蹤儀中主要的設(shè)備就是控制機設(shè)備系統(tǒng)、處理機設(shè)備系統(tǒng)、跟蹤器設(shè)備系統(tǒng)等相關(guān)內(nèi)容。而控制機通過與編碼脈沖計數(shù)器裝置、驅(qū)動馬達裝置設(shè)備系統(tǒng)以及干涉儀脈沖計數(shù)器相關(guān)裝置設(shè)備共同構(gòu)成。

1.3 測量原理

激光跟蹤儀具有精密性的特征，是一種空間坐標(biāo)測量器械。在實踐中應(yīng)用通過其綜合激光干涉器以及伺服控制設(shè)備等相關(guān)技術(shù)手段進行操作，可以對目標(biāo)進行反射，進而有效的測量靶球測量，這樣就會獲得精準(zhǔn)的位置信息。

一些學(xué)者認(rèn)為激光跟蹤儀與相關(guān)測量反射靶球可以共同構(gòu)建對應(yīng)的球面坐標(biāo)系統(tǒng)，開展測量作業(yè)，在實踐中將跟蹤器自身產(chǎn)生的激光光束、旋轉(zhuǎn)鏡面系統(tǒng)以及旋轉(zhuǎn)軸進行有效融合，這樣就可以構(gòu)建組成一個跟蹤儀三個坐標(biāo)軸，在通過延長線焦點作用就可以獲得球面坐標(biāo)系原點等相關(guān)信息內(nèi)容。在實踐中，進行軟件設(shè)計的過程中，必須要對球面坐標(biāo)進行系統(tǒng)的處理，利用三角函數(shù)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)。

2 激光跟蹤儀在飛機型架裝配中的應(yīng)用

在飛機型架裝配設(shè)計完成之后，可以利用各種設(shè)計軟件對OTP點的信息進行系統(tǒng)處理，獲得的信息數(shù)據(jù)可以作為飛機型架裝配調(diào)試的基礎(chǔ)信息參數(shù)。同時，在進行飛機型架裝配的時候，激光跟蹤儀測量型架中的靶球坐標(biāo)要與測量值以及各種信息計數(shù)值進行系統(tǒng)的對比分析，明確具體的位置，這樣就可以有效的調(diào)整裝配關(guān)系，保障其精準(zhǔn)性。

必須要加強對激光跟蹤儀安裝準(zhǔn)備工作的重視，因為飛機型架裝配具有型架結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜性的特征，在實踐中其整體的尺寸數(shù)值也相對較大，在安裝過程中需要多個激光跟蹤儀共同測量；在飛機型架裝配的各個定位件必須要具有對應(yīng)的OTP點，基于既定的圖紙為其提供信息參考。在安裝過程中要先進行前期準(zhǔn)備控制與處理、初始化坐標(biāo)系的處理與監(jiān)督、構(gòu)建完善的ERS系統(tǒng)、通過定位件的安裝設(shè)置、加強對OTP點處理等流程的開展，然后在對各種信息數(shù)據(jù)初級進行處理及驗收。

在安裝之前要對激光跟蹤儀進行檢測，要及時處理激光跟蹤儀，通過預(yù)熱以及校準(zhǔn)控制，提升其精準(zhǔn)性，要綜合實際狀況以及要求合理設(shè)置溫濕度的補償處理，綜合具體狀況進行精度的調(diào)整；同時初始化的坐標(biāo)系統(tǒng)要構(gòu)建完善的坐標(biāo)系統(tǒng)，通過飛機主體骨架確定坐標(biāo)系統(tǒng)。在進行TB點的設(shè)計過程中必須要綜合主體結(jié)構(gòu)以及后期監(jiān)測工作的便捷性對其進行分析，必須要保障安裝位置的科學(xué)性。

裝配過程獲得的OTP點信息、TB點信息以及ERS點坐標(biāo)信息就是整個飛機型架裝配過程中應(yīng)用的坐標(biāo)，其中跟蹤儀坐標(biāo)系則就是飛機頭部轉(zhuǎn)軸交點位置 的原點坐標(biāo)系，對其進行精準(zhǔn)調(diào)整，保障其與既定要求一致。

在裝配完TB點之后，整個坐標(biāo)系建立就已經(jīng)結(jié)束了，在這個時候可以構(gòu)建對應(yīng)的ERS。在操作中，利用型架的幾個孔以及對應(yīng)計算機中的三維處理系統(tǒng)開展測量，進而保障其滿足實際工作的需求，驗證操作保障與圖紙吻合。在定位件的安裝過程中，可以利用對應(yīng)的OTP坐標(biāo)值進行安裝作業(yè)，在一般狀況之下可以通過三個OTP點與可以控制的六個坐標(biāo)值對其進行定位，就可以實現(xiàn)六個自由度的有效控制。

通過測量反射器基座中的OTP，獲得測量值以及設(shè)計值，計算差值。發(fā)現(xiàn)差值是基于OTP位置的運動而呈現(xiàn)持續(xù)的變化運動的，對此在實踐中可以通過計算與分析的方式確定合適的位置，此種測試方式較為簡單，會存在一定的環(huán)境誤差。

在OTP的檢測過程中，在添加定位儀器之后，復(fù)測OTP點安裝的位置，與理論數(shù)據(jù)對比分析，保障安裝的精準(zhǔn)度。

3 結(jié)語

在現(xiàn)階段的發(fā)展中，飛機制造行業(yè)呈現(xiàn)著智能化、數(shù)字化的發(fā)展趨勢，而激光跟蹤儀作為一種具有高精度的儀器設(shè)備，在飛機工業(yè)制造領(lǐng)域中應(yīng)用越來越廣泛。通過對飛機型架裝配中激光跟蹤儀的應(yīng)用分析，闡述了激光跟蹤儀的工作原理，希望可以為相關(guān)研究提供參考。

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作者簡介：呂小剛（1979），男，漢族，陜西西安人，本科，工程師，型架制造工藝。