數字化對接系統定位器檢測方法提升

王偉 屈志陽

中航西安飛機工業集團股份有限公司 陜西 西安 710089

引言

為提升飛機制造和產品裝配工藝，在飛機整機裝配過程中大多采用先進的數字化、智能化裝配對接技術。數字化裝配生產線中主要部件是對接調姿系統，在對接調姿中采用先進的數字化定位器，用于保證飛機各部件對接時姿態、位置的準確性[1]。數字化對接系統出自于數控原理，但又不同于普通的數控機床，它們之間的機械結構差別很大，這就給系統的精度檢測帶來很大的難題。本文通過激光干涉儀的應用延伸、功能擴展，對飛機數字化對接系統定位器定位精度的檢測方法進行研究，利用強磁力基座與云臺相結合的方法，代替傳統的三腳架，使激光干涉儀激光發射裝置可以任意吸附在定位器的任意高度位置，解決檢測難題，提高檢測效率。

1 檢測需求分析

數字化對接系統定位器是飛機數字化裝配生產線中的主要組成部分，用于支撐、定位和精準對接各大型部件，定位器的數量非常多，而且排布密集，具有多站位、小開場、多層級的特點，類型見圖1。

圖1 數字化對接系統定位器種類

數字化對接系統定位器的定位精度和重復定位精度直接影響飛機的裝配質量，因此，主要的檢測項目為各數控定位器的定位精度和重復定位精度。定位精度和重復定位精度的指標要求見表1。

表1 數字化對接系統定位器精度指標及評定標準

2 檢測能力缺陷分析

數控設備定位精度和重復定位精度的檢測一般用激光干涉儀作為檢測器具，激光干涉儀借助三腳架穩定放置在數控設備旁平整的地面上，要求激光干涉儀配備空氣溫度傳感器、材料溫度傳感器，實施補償檢測環境中的溫度變化，檢測環境周邊無強烈震動，如圖2所示。

圖2 激光干涉儀檢測示例

目前所遇到的數字化對接系統定位器不同于普通的數控機床，定位器的三軸位于各個獨立立柱的頂端，獨立立柱分布緊密，檢測區域內空間狹小，而且有多層級的分布，給激光干涉儀的安裝、架設和調光帶來很大難度，超過兩米的高度，激光干涉儀三腳架離地帶來很大的檢測誤差，這些都是傳統的激光干涉儀檢測方法無法完成的[2]。常見的臥式對接定位器和立式對接定位器見圖3，圖4。

圖3 臥式對接定位器

圖4 立式對接定位器

3 檢測能力提升解決方案

傳統的利用激光干涉儀三腳架支撐激光頭的方法不能滿足數字化對接定位器的檢測需求，而且激光干涉鏡頭的安裝因空間限制也無處擺放，因此，為了解決對接定位器的檢測問題，需要對設備和檢測方法進行改進提升。

3.1 設備改進方案

激光干涉儀三腳架因穩定性問題不能離開地面，可以考慮讓激光頭離開地面，首要問題是解決激光干涉儀吸附問題。利用激光云臺轉接適配器將激光頭連接在強磁力基座上，云臺前方安裝延長板，放置激光干涉鏡頭，解決激光干涉鏡頭的擺放問題，所有連接部件緊固可靠，穩定性是準確檢測的前提。改進后的設備示意如圖5、圖6所示。

圖6 云臺延長板

3.2 方法改進方案

激光干涉儀設備改進完成后，將激光云臺延長板安裝在云臺的前端，可以安裝激光干涉鏡頭，將整套設備輕松拿到任意一層的定位器三軸附近，找到合適的吸附位置，將激光頭、干涉鏡頭和反射鏡頭安裝完成，利用云臺的調整功能找正激光光束返回到激光頭，檢測數據被計算機接收，得出各軸的定位精度和重復定位精度檢測數據[3]。模擬檢測方法如圖7所示。

圖7 多層級對接定位器檢測示范

4 應用驗證

激光干涉儀設備和方法改進完成后，為了驗證改進效果，在某廠房數字化對接定位器上進行檢測試驗，檢測對象是一臺右后數控定位器，該定位器有X、Y、Z三軸，選取其中的Y軸做測試，激光干涉儀激光頭吸附在一側立柱上，干涉鏡頭置于激光干涉儀云臺延長板處，反射鏡頭安裝在需要檢測的運動軸上，往返5個來回，檢測Y軸運動的定位精度和重復定位精度，檢測結果用國標GB/T17421_2 2016標準進行評定，評定結果符合定位器的精度指標。檢測數據及結果分析如表2所示。

表2 數字化對接定位器檢測結果及分析

5 結束語

數字化對接定位器檢測原理來源于數控機床的激光檢測，但由于其空間小、排布密集、不便于激光干涉儀的安裝，所以檢測難度較大。利用激光頭云臺轉接裝置將激光頭直接吸附在被測軸附近，并將干涉鏡固定在激光頭的延長板上，可以解決被測設備周邊環境復雜、空間狹小的問題，檢測方法便捷高效，檢測精度不受損失，具有實際應用價值。