大型飛機(jī)裝配中的數(shù)字化測量系統(tǒng)分析和研究

　　國外裝配技術(shù)的發(fā)展非常迅速，采用先進(jìn)數(shù)字化技術(shù)來實現(xiàn)其精準(zhǔn)裝配，大量使用了數(shù)字化定義模型和光學(xué)測量定位技術(shù)、設(shè)備。國內(nèi)飛機(jī)制造和裝配方面還較薄弱，主要是因為在很高裝配精度要求下沒有系統(tǒng)的研究和運用，沒有形成一套完整的體系。因此本文將詳細(xì)論述大型飛機(jī)數(shù)字化裝配中的數(shù)字化測量系統(tǒng)（Digital Measurement System，DMS）。

　　數(shù)字化測量系統(tǒng)的特點與原理

　　數(shù)字化測量系統(tǒng)是利用數(shù)字化設(shè)備和技術(shù)，以計算機(jī)控制來完成自動、快速、精準(zhǔn)的測量目的、任務(wù)和工作的一套組織體系。其作用和優(yōu)勢主要包括以下幾點：

　　（1）具有可進(jìn)行大型測量工作的能力。這對于當(dāng)今飛機(jī)、宇宙飛船、運載火箭等飛行器的尺寸在不斷增大的狀況，更有價值。

　?。?）雖然DMS比較復(fù)雜、成本較高，但是其使用生命周期長，長期運用在高成本的飛行器制造業(yè)中，從整個周期成本算來，其成本反而得到極大的節(jié)省。

　?。?）能夠簡化工裝，使之具有更強(qiáng)的通用性和柔性。如應(yīng)用激光跟蹤儀實現(xiàn)無定位件裝配方案。

　?。?）能夠完成更加復(fù)雜的形位測量任務(wù)。其動態(tài)實時測量能力可以完成多目標(biāo)點位置數(shù)據(jù)的同時反饋與控制。

　　DMS采用的數(shù)字化測量設(shè)備有激光跟蹤儀、攝影測量儀、雷達(dá)掃描儀和iGPS等。它們的測量原理都是通過控制被測物體的6個自由度來確定其空間位姿的。在裝配設(shè)計和制造過程中，在產(chǎn)品或工裝的主要平面上預(yù)先設(shè)計出3個光學(xué)工具點（Optical Tooling Points，OTP），并給出該產(chǎn)品或工裝在正確位置上時這3點的理論坐標(biāo)值，再由數(shù)字測量設(shè)備測量這3點，并通過計算機(jī)計算出各點的實際坐標(biāo)值。由于實際值和理論值之間存在誤差，適當(dāng)調(diào)整裝配對象的位置使測量實際值逐漸逼近理論值，當(dāng)每個點的實際坐標(biāo)值達(dá)到設(shè)計給定的理論坐標(biāo)值的公差范圍內(nèi)時，即確定了產(chǎn)品或工裝在裝配中的空間正確位置。

　　數(shù)字化測量系統(tǒng)工作時還需堅持4個原則，即3-2-1原則、自由度分離原則、公差分配原則和主要平面選取原則。

　　DMS將計算機(jī)、數(shù)字化測量設(shè)備和其他各種軟硬件，以及數(shù)字化測量手段融為一體，共同工作完成裝配任務(wù)。其在裝配中的應(yīng)用原理如圖1所示。從該工作流程框架圖中可以看到，DMS大致包含三大塊內(nèi)容：