基于激光跟踪仪和机器视觉的飞机翼身对接装配偏差动态综合修正

提出一种基于激光跟踪仪和机器视觉的飞机翼身对接装配偏差动态综合修正方法。在对合前机翼调姿阶段,利用人工鱼群粒子滤波算法对机翼调姿控制点坐标进行跟踪与估值,结合多项式轨迹规划与定位器运动学逆解,建立翼身对合前机翼位姿的修正数学模型。在翼身对合阶段,利用加权最小二乘异质传感器信息融合方法,将机器视觉和激光跟踪仪的检测数据进行融合滤波,建立翼身对合质量动态监控和对合偏差综合修正数学模型。试验表明,该方法能显著提升飞机翼身对接装配准确度,实现飞机大部件对接装配偏差的动态修正。     

基于某型机大部件数字化对接技术的研究及应用

飞机装配在飞机制造过程中占有重要的地位,大部件对接的质量对飞机的最终质量和周期有很大程度的影响,传统的飞机多应用刚性工装对接大部件,该方法对接精度较低,数字化对接技术的成熟可以提高部件的对接精度,缩短部件的对接时间。本文以某型机机身上下半部及客舱地板的对接为对象,从部件对接系统初始位置的设定、测量环境的构建、柔性机构的调姿、部件位置的跟踪测量、部件自动对接等方面进行研究,对飞机大部件数字化对接系统的功能和组成进行了介绍。     

飞机翼身自动对接测控系统设计与实现

自动对接系统已成为现代飞机制造业保证对接质量、提升生产效率的重要手段。以飞机翼身自动对接测控系统为对象,详细阐述了对接测控系统结构及其工作原理。该系统基于激光跟踪仪开发了靶标点测量软件,实现了大部件位姿的自动测量;其次,在研制了翼身对接支撑定位器基础上,开发了多轴高精度的同步控制软件;此外,系统还开发了集成控制软件实现对接运动规划、可视化仿真及对接数据的管理。该系统已完成原理样机的研制,并通过了1∶1模拟试验件的自动对接测试。     

飞机部件数字化装配测量环境的建立

飞机部件数字化装配测量环境布置包括测量点的布置设计和测量设备的位置摆放等。以左外翼与中央翼对接装配为对象论述了数字化装配测量环境的构建要素,包括:装配场所地坪上的公共观测点(地标点)、装配对象上的测量点(基准点)、装配工艺装备即数控定位执行器上的测量点(ERS点)的布置设计、激光跟踪仪的位置确定等,为飞机数字化装配技术在工程上的应用奠定基础。     

基于激光跟踪仪的机身桶段测量技术研究

目前传统测量技术已难以满足飞机制造中不断提高的检测要求,数字化测量技术已成为提高飞机产品检测效率与质量的重要手段。针对这一发展趋势,通过基于激光跟踪仪的机身桶段测量技术研究,系统地总结了飞机产品测量中激光跟踪仪测量场的组成、建立飞机测量坐标系的方法以及激光跟踪仪转站的原理。结合某型飞机前机身桶段的测量过程,重点介绍了利用激光跟踪仪对机身桶段关键特性和关键对接点进行在线测量及数据分析的方法,分析验证了激光跟踪仪系统在飞机产品测量中的应用情况。     

飞机部件精准对接技术研究

为提高飞机部件对接的装配质量,针对部件对接的主要问题,提出了应用测量辅助装配法来提高装配准确度并基于该工艺方法的测量、定位基准体系,分析飞机部件精准对接系统的主要组成和工艺过程。归纳阐述了部件精准对接系统的技术要点：部件最佳对接位置的分析方法、大部件空间姿态调整方法。     

基于数字化装配偏差建模的飞机舱段对接定位方案研究

机身成龙是飞机总装工艺中的一个重要环节,各舱段对接质量直接影响到机身整体外形精度,舱段对接工序中各舱段总成定位方案的选取对于机身外形协调精度具有重要的影响;开展面向飞机机身舱段对接装配的数字化装配偏差建模研究,针对飞机舱段大部件总装对接工艺,采用确定性定位方法对相邻部段对接面位置精度进行分析,建立不同基准定位方案的装配偏差分析模型和评价指数,对比不同定位方案对于装配质量的影响;在某实际机型中后机身与后机身舱段对接协调问题中得到应用验证。     

飞机装配准确度快速评价方法及典型应用

飞机大部件数字化对接中的装配准确度是指部件气动力外形准确度、部件内部组合件及零件的位置准确度和部件间相对位置的准确度。数字化测量模型的构建及数据的准确分析为装配准确度的评价提供了高效、可靠的新方法。在数字化测量环境下,通过构建飞机测量模型,将飞机装配相对位置准确度评价转化为计算飞机装配特征点之间的相对位置关系,从而实现孔、槽、型面、边缘等相对位置准确度关系评价。同时,基于工程实际对该方法的应用进行了分析。     

飞机自动化对接中装配准确度的小样本分析

为实现装配质最信息的及时反馈,提出了某飞机大部件自动对接系统的装配准确度分析方法.利用激光跟踪仪的测量数据,实现了装配准确度的小样本数据挖掘.通过单测点单约束的超差、相对偏差和偏差方向分析,给出了各统计特征参数的计算方法.在层次分析法配置权重的基础上,导出了装配准确度的评价模型,以此反映对接装配质量.基于主成分分析的特异样本判别方法和正态假设下偏差的显著性校验方法,实现了装配准确度的校验.应用实例的结果表明,该方法能够从历史数据得到统计推断性结论,目标是改进装配工艺,指导容差分配,形成装配知识,提高飞机装配的准确度.     

基于关键特征的飞机大部件对接位姿调整技术

为实现飞机大部件姿态的自动调整,必须先获得大部件的空间姿态表达,进而确定具有6个自由度的调整向量.为此,针对大部件外形面装配误差累积,采用以大部件外形面测量点作为对接基准点进行姿态拟合的传统对接方法难以获得正确对接位置的问题,提出基于关键特征的大部件对接位姿调整方法.该方法首先确定对接大部件的关键特征,获得大部件的对接向量,然后通过优化协调尺寸误差分配建立满足装配质量要求的最优对接矩阵,确定对接过程中的大部件位姿,以提高对接精度与效率.通过在飞机平垂尾对接中的运用,并与一般位姿计算方法比较,验证了该方法的有效性.     

面向最优匹配位置的大部件自动对接装配综合评价指标

火箭、飞机、舰船等大型产品结构复杂,多为分段制造后进行总装对接,此类分段大部件对接质量直接影响总体装配质量。传统的对接装配工艺自动化程度低、过度依赖专用检具和人工经验。部件对接装配最佳匹配位置的确定,是提高大部件对接装配效率和质量关键之一,基于先进测量设备和自动化定位装备,建立面向大部件最优匹配位置的综合评价指标体系。首先,基于点集匹配、直线对齐、平面匹配和曲面匹配的数学模型,建立大部件对接结构中各关键特征的装配准确度评价指标;其次,从制造准确度和协调准确度两个方面构建大部件对接装配最优匹配位置的综合评价指标体系,为部件制造质量评估提供有效的评价方法,也为部件之间最优匹配位置求解提供目标;最后,基于实验室自主研发的大部件对接平台,以筒段模拟件对接为研究对象,验证了这一综合评价指标体系在指导大部件装配对接的有效性,与传统工艺相比,可直接保证最优对接位置,提高装配质量。     

面向翼身对接的移载定位系统全驱动调姿算法

飞机大部件对接工艺在使用移载定位系统时需要快速标定坐标系并且采用全驱动调姿算法,目前国内学者针对该领域的研究较少。文中建立了移载定位系统的运动学模型,提出了一种翼身对接移载定位系统的全驱动调姿算法。通过测量设备获取数据计算得到定位系统坐标系;设计了调姿轨迹,根据调姿轨迹求解出驱动量;结合激光雷达误差检测实时对轨迹进行优化,保证了调姿过程的安全性与准确性;对运动误差进行了仿真分析。结果表明该全驱动调姿算法驱动量计算准确,在移载定位系统存在运动误差或球头位置误差时能实现调姿轨迹的实时修正,使机翼姿态达到对接工艺要求。     

双工位4-PPPS飞机装配对接系统几何参数标定方法

双工位4-PPPS并联机构承载能力强、结构稳定,用于飞机机身舱段的装配过程以提高对接效率减轻劳动强度.然而由于对接系统为大尺寸分布式结构,且具有较大的制造和安装误差,很难保证实际对接精度.为了提高4-PPPS机身对接机构的定位精度,提出了两步精度提升方法:首先提出了一种均值迭代方法标定飞机坐标系的基准点,作为整个对接系统的参考坐标系,提升了测量坐标系和飞机坐标系之间的匹配精度.其次,提出了一种基于空间位姿矩阵微分的运动学标定方法,推导出了系统全误差导数方程,可以对多达42个运动学参数进行同时标定.通过本文方法,飞机舱段对接系统的最大位置误差从2.2 mm减小到0.035 mm,最大指向误差从0.08°减小到0.018°.精度测量和对接试验证明了所提出方法的有效性.     

运输类飞机翼身组合体静强度试验研究

翼身组合体静强度试验是运输类飞机试验的重要内容之一,试验件为中机身和机翼组合结构。本文从试验承载系统、支持、加载方法、控制、测量等方面提出了此类型试验方案。试验结果表明,该试验方案科学合理,试验加载精度达到最大载荷1%以内,试验方法可为其它相同或类似结构静力试验提供参考。     

飞机部件工艺分离面切割工艺研究

工艺分离面是为保证飞机装配工艺而划分的分离面,也是飞机总装的对接面。为了保证机身部件装配的准确度要求,对飞机部件工艺分离面的切割加工工艺进行了研究,研制了一套以圆锯片为切割工具的切割装置,进行了一系列的工艺试验,通过试验分析获得了相关工艺数据;经过实际应用,采用锯切工艺对飞机部件工艺分离面进行切割加工能够满足飞机总装技术要求。     

飞机装配高精度测量控制网精度分析与构建准则

为满足飞机装配大尺寸、高精度、测量点分散的测量要求,提出了飞机装配高精度测量控制网的构建方法。该方法利用激光跟踪仪在飞机装配车间地面上布设长期保存的公共基准点,由公共基准点构成飞机装配测量控制网,建立飞机装配全局坐标系。结合近似坐标系变换和最小二乘原理,推导测量控制网的7参数误差计算式。综合利用二范数和不等式变换,研究布设误差与测量控制网精度的关系,推导布设误差传递系数。借助法方程和正定矩阵性质,证明了测量点数与测量控制网精度的关系。最后利用蒙特卡洛仿真实验给出了飞机装配高精度测量控制网的布设准则。     

翼身融合布局增压舱结构特性研究

与同量级常规布局飞机相比,翼身融合布局(BWB,Blended wing body)飞机具有结构重量轻、气动效率高、燃油消耗少等优势,被普遍认为是最有希望应用到下一代民机的新型气动布局。通过与常规布局飞机机身结构的比较,对BWB非圆柱形机身结构特性进行了分析研究,并在圆柱多舱段机身(MBF,Multi-bubble fuselage)的基础上进行了翼身融合布局增压舱的结构设计,提出了两种增压舱结构型式。结构分析表明球形增压舱是一种结构较为高效、空间利用率较高的结构型式,为BWB增压舱结构设计提供了重要参考。     

飞机液压地面试验台安装的空间测量分析

研究了飞机地面模拟液压系统试验台的现场安装测量过程,提出了基于激光跟踪仪的现场安装环境布置和测量方法。通过构建基准点的基准坐标系和激光跟踪仪的测量坐标系之间的映射关系,建立三维坐标转换方程。应用最小二乘迭代法得出了坐标转换算法,并用MATLAB对该算法进行了仿真验证。     

千斤顶式飞机重量重心测量系统的研究及应用

本文阐述了千斤顶式飞机重量重心测量系统的组成、原理,并分析了千斤顶顶升过程中由于飞机机翼、机身绕性变形以及飞机称重时的姿态调整过程中千斤顶支撑点相对位置变化等因素,所产生的侧向力对系统测量精度的影响以及提出如何有效消除或减小侧向力对系统测量准确度影响的有效措施。     

飞机机翼前缘与缝翼数字化装配协调技术研究

本文针对飞机机翼前缘与缝翼数字化装配协调技术的研究,将从飞机装配协调方案入手,结合飞机机翼前缘与缝翼数字化装配协调技术的分析,对装配协调方法和技术措施展开论述。最后,本文提出数字化装配协调技术的具体措施。希望通过本文的研究,能为我国飞机部件装配协调技术水平的提高提供参考性建议。