数字化检验数据集管理办法研究

赵腾飞

摘要：数字化设计制造条件下，产品制造及验收的依据为数字量传递的三维数字模型，因此产品检测中采用大量数字化检测技术。为适应数字化检测，研究在三维数字模型的设计阶段关于建模的规范性要求，如明确使用基准等，建立数字化检测阶段，检验数据集的管理平台及管控方法，从而全面规范检验数据集的管理，推动数字化检测技术的实施。

关键词：数字化、检验数据集、检测

1.引言

检测是制造流程中的重要环节，是制造质量保证的基本手段。近年来，作为数字化制造技术的关键环节，三维数字化检测技术在飞机制造与研制领域得到越来越多的关注。数字化设计制造条件下，产品的制造及验收的依据为数字量传递的三维数字模型，因此产品检测中采用大量数字化检测技术。为适应数字化检测，需研究在三维数字模型的设计阶段关于建模的规范性要求。

检验数据集是指在工程/工装数据集的基础上，建立测量坐标系，在测量型面增加测量点位，提取测量点及方向余弦用于数字化测量机检验的集成产品信息模型。在数字化检测阶段，根据设计数模形成检验数据集，而检验数据集如何管理，包括建立专用的管理平台和管控文件是我们亟待解决的问题。

因此，为适应数字化设计制造技术的发展要求，我们必须对数字化检测技术进行专门的研究。下面以检验数据集管理为切入点进行具体阐述。

2.研究内容

2.1 制定数字化检测技术对设计三维数字模型的具体要求

设计模式决定制造及检测模式，因此要实现真正意义上的数字化检测，就必须把数字化检测的理念融入到产品的设计过程中，这样我们才能基于设计数字模型生成用于产品检测的检验数据集。因此，我们在并行产品数字化定义过程中，依据产品定义数据集和制造数据集，研究数字化条件下产品及工装的制造、检验特点和规律，制定数字化《检验数据集建模规范》，提供给设计人员，要求设计人员规范建模工作，把设计基准、关键装配尺寸、辅助测量点等关系到数字化产品检测的要素通过数字模型准确地表达出来。在零件设计的时候，必须考虑以后零件的加工和装配。飞机设计时，对主要结构件（梁、框、肋和接头等）建立装配的自定位特征，如小的突耳、装配倒孔、槽口和形成定位表面等，或者在產品结构设计的同时，把用来安放光学目标的工艺定位件设计到结构件上，便于后期检测时应用激光跟踪仪和光学目标定位。另外，还要对数字模型中三维标注的尺寸公差、基准参考体系等内容做统一的规定和说明，用于指导检验人员能准确地掌握数字模型中三维标注的相关技术，准确全面地识别检测要素，保证产品按设计及其他相关文件的要求进行正确地验收。

2.2 开发检验数据集管理平台

为了规范检验数据集的管理，研究在PDM软件的基础上进行检验数据集管理系统的开发和构建，完善产品数据集管理系统，建立具有异地数据共享和浏览、消息通知等功能的协同工作的辅助工具。

检验数据集管理平台具备以下的功能：设计数字模型的检入；在检入的数模下创建测量申请单；制定测量顺序，进行测量点规划与布局，生成无碰撞的检测路径，对检测路径进行优化与仿真，生成测量程序，检验数据集根目录下创建测量数据；在测量申请单下关联测量数据；创建审签流程和分发路线；将测量程序传递到数字化测量机进行测量，给出测量结论。

检验人员依据产品定义数据集中精确产品几何信息生成数字化检验数据集，使用数控测量设备对加工出的零件或工艺装备进行检验测试。其优点是可以具有足够高的测量精度，不但可得到被测件几何要素尺寸及形位尺寸的测量结果，而且还可以方便的获得质量控制过程中的各种统计参数，能对整个生产过程进行评估。还省掉许多检验样板和工装，可以缩短生成的准备周期。采用数控加工/测试手段特别适用于难以用常规方法检验并涉及曲面外形的零部件检验。

2.3形成产品与工装的数字化检查方法及管理规定

为了确保数字化设计制造条件下产品验收、质量原始记录的有效管理，根据数字化技术应用逐步深入及产品验收的需要，结合检验工作特点，制定了《数字化产品质量控制有关规定》。规定明确了检验数据集管理流程，制定检验数据集申请及测量的专用表单与编号方法，确定了数字化测量的具体验收原则及数据异常时的处理方法，并明确了不需要数字化测量机检测的产品验收方法，另外针对数字化检测工作进行了一系列的试验，提炼、梳理、归纳典型零部件的典型结构特征，如平面、型面轮廓、筋、孔、卷边、圆角及下陷等，选取典型产品进行了大量数字化检测试验，根据试验结果确定出测量数据点及测量数据逆向分析取点原则：测量点必须覆盖整个零件的测量部位；曲线每30mm至少取一点，小于150mm至少取3点，曲线超过150mm最少取5点，但两点之间距离应不大于250mm；每个表面最少取4点；表面小于1225mm2（35mm×35mm）时，可取3点；如果表面超过22500mm2（150mm×150mm），至少取5点，在表面上的点距应不大于150mm。

3.总结

在科研生产中开展数字化检测技术的研究，制定数字化检测技术对设计三维数字模型的具体要求，开发了检验数据集管理平台，形成数字化条件下产品及工装的数字化检查方法及管理规定，目前，检验数据集管理平台及相关标准要求已应用到科研生产中，已基本能适应数字化设计制造的要求。