飞机激光测量技术的应用

飞机激光测量技术的应用

韩鹏飞  张佳琪

中航西安飞机工业集团股份有限公司   陕西西安   710089

摘要：飞机装配技术和组织管理方法虽然在当地采用了更先进的技术,如使用激光跟踪器或计算机理论技术来安装机架,但其中一些采用了自动钻井和锁定技术简化了装配框架的设计。采用激光跟踪测量来检测产品,符合航空产品装配精度和效率的要求研究结果可用作其他项目中航空产品检测和分析的参考和参考材料。

关键词：飞机；激光测量技术；应用；

前言：在飞机制造中使用数字测量技术已成为当今行业的发展趋势。飞机本身的设计和生产特性使其复杂化。数字测量技术对于降低装配成本缩短零件装配周期,确保飞机制造过程中的产品质量和装配精度具有重要意义。

一、飞机激光测量的发展

在飞机的数字测量中航空电子设备的水平测量,安装和校准是飞机非常重要的测试过程。飞机水平测量是飞机生产中的最后一个综合检验过程,特别是在飞机装配阶段起着至关重要的作用,它反映了飞机整体装配后各个零件的相对位置和各个零件的安装质量飞机水平测量的准确性直接影响着飞机顺利出厂。激光测量作为便携式测量仪器在航空航天领域一直很受欢迎,是目前最精确的大空间测量仪器。其应用包括现场测试搜索和装配辅助测量原型制作,飞机装配维修,逆向工程,对接和大型零件的装配。其优点在于测量应用的准确性可靠性和耐用性,特别是便携性因为一些零件由于重量大尺寸大或长度大,导致传统的三坐标测量机无法完成零件测量。在各种位置的转换过程中,坐标转换是一个重要的因素。随着客户对产品质量控制的要求越来越高企业正在使用数字仪器和设备来完成测量和分析过程。激光跟踪器可以执行诸如测量特性对齐坐标系评估形状公差,统计分析和报告导出等任务。测量数据的分析包括产品的数字模块模型的读取和重建,坐标转换矩阵的求解算法跟踪器坐标系与装配坐标系的协调,配件装配坐标系与装配坐标系的协调,目标的实际和理论位置的偏差测量数据的输出等。

二、飞机激光测量技术的应用

利用激光测量系统对航空电子设备进行安装和校准,首先测量基准点进行数字校准,然后在飞机坐标系中使用激光或校准测量点或航空电子目标特征设置基准或方位线方向来获得各个方向的目标校准设置角度,以便定量获得校准目标位置的偏差从而帮助完成航空电子设备的校准。在航空电子设备的实际安装过程中为了充分利用飞机上的宝贵空间,航空电子设备将根据其设备的特点分布在飞机的各有利部位,许多设备的安装都位于飞机机身内部,分别是改进的辅助校准方法和平面扫描校准方法。当激光可以直接扫描和测量支架安装表面时无需使用辅助校准板进行校准。在飞机的基本坐标系中激光扫描并测量安装支架和校准产品之间的接触面,然后对齐或匹配测量带校准目标点云的模型形状,以获得校准平面数据。激光发射器获得的轨道角和高度焦点不足以计算接收机的空间位置,需要添加激光发射器并确定两个发射机的相对位置和位置在此阶段可以使用三角测量原理计算接收机的空间位置。

激光测量系统是一种球形坐标系测量系统通过反射光的连续处理工作。在测量激光系统时,两个激光发射激光,其中一个发射到被测产品的表面并反射它另一个发射到内部的校准光纤。通过分光光度计获得的反射激光与从内部发射校准光纤的激光器混合,得到两个激光器之间的时间差可以得到两个激光束之间的时间差,然后通过时间和距离的关系得到激光测量系统与被测点之间的绝对距离,并通过高精度角编码器测量水平角度和探针角度,得到被测点的空间球的坐标当使用光速测量实际距离时需要较大的测量范围和较高的距离测量精度,但由于光速极快需要非常短的时间间隔的精确测量。为了解决这个问题激光系统采用相对测量方法,将光纤作为标准长度与测量距离进行比较该系统使用的方法不同于内部和外部光路切换方法,后者通常使用相位来测量距离内部光路使用光纤从输出光束的边缘接收光线,并直接发送到检测器,因为内部和外部光路同时工作不需要切换。因此,该系统采用双接收电路,内部和外部光路都设计了自己的独立接收电路,内部和外部光路的接收电路可以同时接收信号,无需切换,距离测量速度大大提高在测量和检测大尺寸测量物体时,激光测量需要多次切换站以完成所有测量任务。由于激光的方向角误差大于转弯角误差并且在多次转弯时,激光测量站的外部环境和位置选择的累积误差是多次转弯误差的累积的精度。

激光测量站的后站误差直接影响激光测量节点。为了减少多工位激光测量带来的误差,在数据处理之前必须使用多工位网络激光测量,以获得激光测量站之间相对位置的最佳估计,从而保证最终测量结果的每个网站的错误是不同的。激光测量点的数量和分布,取决于激光测量的有效范围可以通过激光测量站的数量和每个站测量的目标点来分析。测量尾段后梁和上肋的关键特性分析对接位置的关键特性,快速准确地协调和评估零部件的协调性以确保最终的装配质量检查。产品验证需要规划测量程序以及分析和处理测量数据测量方案的规划和设计必须解决各种测量点的设计,如测量位置元件上的位置测量点工作装置上的ERS测量点等各种测量点的组合,即上述测量点在地面飞机产品装配等方面的分布。最后是测量仪器的选择。测量数据的分析和处理不仅要考虑目标坐标是否在允许的公差范围内还要考虑组件的关键要素。产品的关键要素和特征包括长桁架连接相的差异,框架之间的距离壳体连接的大小和顺序的差异,以及产品本身承载的重要连接。如果目标点坐标在允许的公差范围内但关键元素的偏差很大,则需要根据这些元素的重要性进行权重分配并进行重新分析和评估。随着数字技术的发展和发展,在设计零部件时为了便于产品位置的测量,确定关键特性作为测量的依据,作为控制最终产品的装配和检验过程的依据逐步取消对工作设备的要求作为测试的基础。

结论:基于激光测量的应用技术,是数字化装配技术的基础和关键确保零件装配过程的跟踪和测量,快速准确地检测装配零件的轮廓和位置不仅是产品质量控制和检验的工具,也是零件和结构符合性的检验手段,提高了效率保证了航空产品的装配质量和精度。

参考文献：

[1] 刘亚.激光跟踪系统改进及定位站自标定的探讨[D].天津大学,2019.

[2] 周莹炎.基于激光跟踪测量系统的研究及其在管片检测中的应用[D].同济大学,2019.

[3] 梁勇.激光跟踪测量系统误差分析与补偿技术研究[D].河南理工大学,2019.