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針航空復(fù)材檢測在飛機(jī)外形領(lǐng)域重要性的探索

 

飛機(jī)蒙皮是構(gòu)建飛機(jī)氣動(dòng)外形的重要組成部分，具有尺寸大、種類多、易變形、待測特征復(fù)雜等特點(diǎn)。由于直接承受空氣動(dòng)力，蒙皮零件的設(shè)計(jì)、制造和質(zhì)量檢測在飛機(jī)生產(chǎn)制造過程中至關(guān)重要。隨著我國航空制造領(lǐng)域的發(fā)展，依靠胎模固定蒙皮配合人工經(jīng)驗(yàn)的傳統(tǒng)方法已經(jīng)無法滿足飛機(jī)檢測中高精度、高可靠性要求，相應(yīng)的數(shù)字化檢測技術(shù)需求愈加迫切。

 

為了檢驗(yàn)產(chǎn)品是否滿足設(shè)計(jì)要求，測量是生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)?，F(xiàn)代飛機(jī)為了實(shí)現(xiàn)更好的氣動(dòng)性能與隱身性能，對蒙皮外形準(zhǔn)確度提出了嚴(yán)格的要求，同時(shí)也對測量技術(shù)提出了很大的挑戰(zhàn)。

 

傳統(tǒng)測量方式

 

目前，針對飛機(jī)蒙皮零件型面的測量主要使用三坐標(biāo)測量機(jī)和胎模檢測方法等，其中三坐標(biāo)測量機(jī)可以獲得高精度測量數(shù)據(jù)，但測量時(shí)間過長導(dǎo)致生產(chǎn)周期大幅增加，并且需要多人配合上下料工作移動(dòng)至三坐標(biāo)測量室才能完成測量，極大的損耗人力物力。而胎模檢測法本質(zhì)上通過人工檢驗(yàn)判斷飛機(jī)蒙皮型面加工是否滿足尺寸，缺乏準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。非基礎(chǔ)式光學(xué)測量目前主要針對特征較明顯的零件，面對大體積且曲率變化較小的飛機(jī)零件測量往往通過手持式測量設(shè)備實(shí)現(xiàn)。該方法雖然可以獲得零件外尺寸數(shù)據(jù)，但本質(zhì)依然是依靠人工完成測量過程。

 

 

圖1：Radian激光跟蹤儀（左）及合作靶標(biāo)（中：靶球、右：vProbe隱藏點(diǎn)測頭）

 

專用測量方法

 

航空制造企業(yè)正積極推進(jìn)數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用，如利用激光跟蹤儀技術(shù)快速獲取復(fù)雜型面點(diǎn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)蒙皮曲面的快速測量。針對蒙皮的邊緣輪廓以及整體型面，我司定制開發(fā)了專項(xiàng)應(yīng)用，不僅改善成品的檢測工藝，也在前期模具生產(chǎn)和調(diào)試階段提供有力的測量手段。為了進(jìn)一步提高航空制造業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平、減小測量人員的勞動(dòng)量、提高檢測效率及數(shù)據(jù)質(zhì)量、加速航空制造業(yè)向智能制造轉(zhuǎn)變的進(jìn)程，我司對航空零部件的精確、快速測量方法進(jìn)行了一系列探索：

  

 

圖2：飛機(jī)蒙皮切割線位置示意

 

 

圖3：vProbe隱藏點(diǎn)測頭及部分型號測針

 

1、針對蒙皮外形輪廓，可采用API品牌一代Radian型號激光跟蹤儀，結(jié)合高精度反射靶球SMR，操作人員僅需要手持靶球，采集蒙皮型面數(shù)據(jù)；

 

2、針對蒙皮邊緣輪廓和中間的切割線，即使用靶球也無法直接采集的部分，可通過使用隱藏點(diǎn)測頭測針的方式（請參考圖3），采集切割線位置信息；

 

3、最后在軟件中通過和理論模型通過基準(zhǔn)點(diǎn)對齊，快速分析出基準(zhǔn)誤差、型面變形和切割線誤差，給質(zhì)量和生產(chǎn)工藝提供可靠的改進(jìn)數(shù)據(jù)。

 

 

圖4：飛機(jī)蒙皮部件測量現(xiàn)場及部分誤差數(shù)據(jù)

 

 

圖5：實(shí)操蒙皮部件測量點(diǎn)位/軌跡（主圖）&型面偏差（右下小圖，數(shù)據(jù)經(jīng)模糊處理）

 

該應(yīng)用主要具備以下優(yōu)勢：

 

①  高精度測量調(diào)裝

 

API品牌的Radian系列激光跟蹤儀，以其超高的精度（μm，0.001mm），可充分滿足大型生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場測量調(diào)試，復(fù)雜環(huán)境下也可滿足100μm的測量要求；配合Autolock自動(dòng)接光系統(tǒng)為用戶提供更靈活、友好的測量手段。

 

 

圖6：高精度調(diào)裝&模具實(shí)時(shí)調(diào)整

 

②  測量環(huán)境不受限制

 

高度集成一體化設(shè)計(jì)，且具備直徑100米測量范圍的Radian Core，不論是在測量工位還是直接外出到客戶現(xiàn)場上進(jìn)行調(diào)裝測量，只需將設(shè)備穩(wěn)定架設(shè)，不用擔(dān)心距離受限或工件過大引起的無法測量問題，操作者僅手持高精度反射靶球以1000點(diǎn)/秒的速率采集數(shù)據(jù)即可。

 

③  Autolock自動(dòng)接光系統(tǒng)

 

一次定位，可測量所要求的所有尺寸。Radian激光跟蹤儀集成有智能攝像頭，通過其Autolock功能，即可實(shí)現(xiàn)在靶球移動(dòng)到下一個(gè)孔位置自動(dòng)搜索并快速鎖定靶球，使測量作業(yè)保持流暢，讓操作者將精力集中在測量作業(yè)本身。

 

④  模具實(shí)時(shí)調(diào)整

 

不僅可以對產(chǎn)品進(jìn)行檢測，也可以通過不良品反向推導(dǎo)模具加工工藝問題，實(shí)時(shí)對模具進(jìn)行調(diào)整。從根源上解決不良品問題。