探討飛機裝配過程數(shù)字化測量技術

丁立棟

摘要：本文從測量功能強、準確度高、應用范圍廣三方面闡述了飛機裝配過程數(shù)字化測量技術的應用，并通過激光追蹤、激光掃描、數(shù)字化照相、GPS測量等技術闡述了數(shù)字測量技術在飛機裝配環(huán)節(jié)的應用。

關鍵詞：飛機裝配；數(shù)字化；測量技術；應用

引言：

數(shù)字化的測量技術在應用過程中準確度和測量效率較高，因此，在飛機的裝配過程中得到了重要應用，提高了飛機裝配環(huán)節(jié)的準確率，同時還提高了飛機的生產(chǎn)效率。此技術的應用真正實現(xiàn)了飛機各種零部件在設計、生產(chǎn)、裝配等環(huán)節(jié)的數(shù)字化信息傳遞，應用測量技術的自動化、信息化等優(yōu)勢。解決了飛機裝配環(huán)節(jié)各項復雜的測量問題。

1 飛機裝配過程數(shù)字化測量技術的應用優(yōu)勢

數(shù)字化的測量技術指的是使用各種先進的數(shù)字測量設備，對飛機裝配的各項標準進行定義建模，通過計算機技術的應用，對此環(huán)節(jié)進行科學的測量。此技術在應用時具有如下優(yōu)點。

首先，具備對大型部件測量的功能，傳統(tǒng)飛機制造的裝配部門在飛機各部分零件測量的環(huán)節(jié)，由于技術水平較低，導致對大型部件的測量過程相對繁瑣，同時結果的準確性不高。應用數(shù)字測量技術，不但能解決這一問題，而且提高了測量結果的準確性，同時提高了測量工作效率，為飛機裝配環(huán)節(jié)節(jié)約了大量的人力與物力的投入。

其次，數(shù)字化的測量技術在應用的范圍上更加廣泛。應用此技術，能夠按照飛機不同零件的性質采取不同的測量方式，解決飛機在裝配環(huán)節(jié)涉及到的所有測量問題。

第三，應用數(shù)字測量技術能夠高效地完成飛機各個復雜部位的測量工作，還可進行實時動態(tài)測量，將飛機不同位置的信息同時反饋出來。與此同時，將數(shù)字測量技術和機電部分的控制系統(tǒng)相連接，能對實際的測量結果展開科學地分析，同時向計算機系統(tǒng)發(fā)出指令，實現(xiàn)對飛機裝配過程的全面控制。

2 飛機裝配過程數(shù)字化測量技術的應用

2.1激光追蹤系統(tǒng)的應用

激光追蹤系統(tǒng)是根據(jù)飛機裝配環(huán)節(jié)的空間坐標，使用激光追蹤器對特定的物體進行追蹤測量。在飛機的裝配環(huán)節(jié)，主要應用此技術對飛機的外形、零件等部位進行追蹤測量。當前，大部分飛機裝配廠都使用了激光追蹤系統(tǒng)，對飛機個零件展開空間定位，然后利用激光測量儀展開測量工作。此技術的應用可實現(xiàn)全程監(jiān)測飛機裝配工作，并完成各個大型部件的對接裝配。

2.2激光掃描技術的應用

激光掃描通常指的是三維激光測量系統(tǒng)，可對零件展開部分或整體的掃描，進而測量出零件的參數(shù)值，與此同時，還能將掃描結果傳輸?shù)接嬎銠C系統(tǒng)內，飛機的裝備部門按照計算機的反饋數(shù)據(jù)獲知飛機裝配進度。此外，當裝配方案缺乏合理性時，還可將測量儀的反饋數(shù)據(jù)進行調整。使用三維激光測量系統(tǒng)能夠對非接觸類型坐標展開測量，這樣即使裝配人員沒有在裝配現(xiàn)場，也能通過測量結果獲取準確的信息和數(shù)據(jù)。飛機的裝配環(huán)節(jié)相對復雜，如果使用傳統(tǒng)的測量方式，裝配時間過長，需要大量的工作人員共同努力才能獲得各項裝配數(shù)據(jù)。因此，不能更好地適應飛機裝配行業(yè)發(fā)展的需求，充分利用三維激光測量技術，不但提高了在飛機裝配環(huán)節(jié)測量結果的準確性，而且節(jié)約了大量人力資源的應用，提高了飛機制造效率的同時降低了裝配環(huán)節(jié)的時間成本。

2.3數(shù)字化照相測量技術的應用

數(shù)字化照相測量技術的工作原理是通過相位測量、視覺技術、光技術等對被測量物體展開全方位、多維度的照相測量，獲得各種零件的數(shù)據(jù)信息和圖像信息，然后按照三角測量計算原理，換算出零件的空間坐標值。數(shù)字化照相測量技術具有明顯的復雜性，由于其使用過程的復雜程度較高，因此，在實際的飛機裝配環(huán)節(jié)，這種技術的應用頻率較低，但是不能忽視的是此技術的應用效果非常好。在飛機裝配環(huán)節(jié)，應用數(shù)字化照相測量技術能夠輕松捕獲其中發(fā)生的各種輕微變化，同時，在應用過程得出的測量結果可能受到外界環(huán)境的影響。所以，當應用數(shù)字化照相測量技術時，應注意環(huán)境中的光照強度、飛機零件的材質的感光特性以及環(huán)境中的光反射情況等。通常在飛機裝配的最終測量工序不使用此技術，但是，在其他環(huán)節(jié)數(shù)字化照相測量技術仍然具有重要的作用。

2.4GPS測量技術的應用

GPS測量技術也稱室內GPS系統(tǒng)，是將區(qū)域化的GPS技術進行擴展，從而得到的測量速度快、精準度高的數(shù)字測量技術。這個測量系統(tǒng)由兩部分組成，一是多個紅外線激光發(fā)射器，二是具有測量功能的傳感器。使用此系統(tǒng)展開測量工作時，能通過三維測量原理對立體坐標系展開測量。當測量傳感器接收到信號之后，可利用轉換器將信號轉換成信息，利于計算機對飛機的實時位置進行準確定位。此技術的應用原理是先由發(fā)射器發(fā)出兩個激光平面，同時在某個測量的工作范圍內，兩個平面可按照3000r/min的轉速進行旋轉，這時接收器能接受到激光信號，對被測量物體展開測量。應用此技術不但能精準地獲取被測點的坐標，而且還可完成各種追蹤與定位形式的測量任務。當前，在國內的大部分飛機裝配企業(yè)使用此技術展開裝配環(huán)節(jié)的各項測量工作、例如：在波音737NG型號飛機裝配的總對接環(huán)節(jié)，應用了這項測量技術；在737MAX型號飛機裝備的零件對接環(huán)節(jié)也應用了這項技術，這兩種類型飛機應用GPS測量技術，實現(xiàn)了飛機裝配環(huán)節(jié)的精準對接[2]。

3 飛機裝配過程數(shù)字化測量技術的應用前景

在飛機裝配環(huán)節(jié)，數(shù)字測量技術的應用不但提高了飛機制造行業(yè)的裝配效率，而且節(jié)約了飛機制造企業(yè)的成本，進而提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。當前，在國內的飛機制造企業(yè)為提高飛機裝配效率，不斷引進各種數(shù)字化的測量設備，應用各種先進的測量技術。但是不得不承認我國在數(shù)字測量方面還處于探索階段，實踐經(jīng)驗相對不足。如何在飛機裝配環(huán)節(jié)更好地應用數(shù)字測量技術，是當前需要重點解決的問題。在飛機裝配環(huán)節(jié)，應做好工裝定位，將此作為基礎完成輔助零件的裝配，此過程將數(shù)字測量技術應用其中，可提高裝配的精準度，因此數(shù)字測量技術是確保飛機裝配質量的重要屏障，所以此技術在國內飛機裝配領域有廣闊的應用前景。

結論：

綜上所述，在飛機裝配的過程中，合理應用數(shù)字化測量技術能提高飛機裝配效率，為飛機制造企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。因此，相關從業(yè)人員應掌握激光追蹤技術、激光掃描技術、數(shù)字化照相測量技術、GPS測量技術，在飛機裝配環(huán)節(jié)正確應用這些測量技術，促進飛機制造行業(yè)的不斷發(fā)展。

參考文獻

[1]海山.探索智能裝配技術，助力大飛機騰飛——訪南京航空航天大學機電學院教授黃翔[J].航空制造技術，2018，61（07）：24-25.

[2]劉玉松，劉琦，譚清中.基于激光雷達的數(shù)字化裝配檢測技術研究[J].航空制造技術，2017（21）：91-93+101.

（作者單位：中航飛機股份有限公司）