飞机大部件装配数字化测量场构建技术

张瑞良

摘要：在飞机大部件装配中，数字化测量发挥了很大的作用。飞机大部件装配对测量的精确度要求较高，传统的手动测量已经无法满足装配操作的需求。但是，我国的数字化测量技术的发展起步比较晚，缺乏完善的内容以及测量基准，在飞机大部件装配中的应用具有很大的局限性。本文重点对飞机大部件装配数字化测量中存在的问题进行了分析，相应的提出了数字化测量场的构建策略，旨在为装配测量提供指导标准。

关键词：飞机部件装配；数字化测量场；测量坐标系

随着社会的发展，数字化技术取得了很大的发展成效，相应的数字化测量技术在飞机大部件装配中的应用也具有很大的优势。数字化测量技术扩大了装配测量的范围，而且使得装配测量的精确度也更高。在数字化测量技术实际的应用过程中，还存在一定的不足，达不到装配测量的要求。因此，加强对装配数字化测量场构建技术的研究具有很大的现实意义，可以为装配测量提供更好的技术手段。

一、飞机装配数字化测量场坐标系统

（一）数字化测量场构建方法

数字化测量场构建技术要从装配测量的整体布局出发，对全局坐标与局部坐标进行规范性的设计，对坐标系的测量基准进行统一的设定，进而使得坐标系之间的转换更为精确。

在数字化测量场的构建中，需要利用激光跟踪仪对公共坐标基准点进行测量，公共坐标基准点至少要有三个。在公共坐标基准点的测量基础下，对坐标系进行转换，确保坐标基准的一致性。数字化测量场的构建是以测量坐标系为基础的，对全局坐标系与局部坐标系进行连接，使得全局坐标系和局部坐标系可以进行互转换。激光跟踪仪利用数字化测量场，可以根据实际的情况以及要求，对坐标系进行转换。数字化测量场的构建，不仅可以提高测量的精确性，还可以提高测量的效率。

（二）坐标系转换算法

通过数字化测量场，需要对坐标系进行转换，进而得到所需要的测量坐标。以数字化测量场为基础，各个坐标系的转换有着具体的规范以及要求。首先，需要对公共基准点进行坐标定位，根据设计及制造部门相关的数据信息，将公共基准点与全局设计中的坐标点进行一一对应。在公共基准点定位完成后，对局部坐标系中的坐标点也进行一一定位处理。坐标系的转换算法，可以通过激光跟踪仪将测量坐标和理论坐标进行对比得出。

（三）坐标系转换验证

在坐标系转换完成后，还需要进行相应的验证，确保坐标系转换的准确性。数字化测量的精确度与坐标系转换参数的方差有一定的关系，方差越小，相应的精确度越高。而坐标系转换参数的方差，会随着公共基准点数量的增加而减小。因此，可以通过公共基准点、坐标系转换参数的方差、数字化测量精确度三者之间的影响关系，对坐标系转换进行验证。但是，在实际的验证中，还需要考虑测量成本问题，从经济性原则进行综合的研究分析。在实际的验证分析中，该验证方法可以对坐标系转换进行快速精确的验证。而且，相应的坐标系转换算法在坐标系的转换中适用性比较强，转换效果也比较好，对数字化测量场坐标系的一致性也进行了验证。

二、飞机装配数字化测量场精度检测与修正

数字化测量场测量工作的进行，受到诸多方面的影响，使得测量的精确度不高，相应的部件装配也受到限制。例如：震动、地基等。在数字化测量场中，公共基准点是其中的关键性内容，对于整体测量以及装配工作的进行发挥着很大的作用。因此，要对公共基准点引起高度的重视，并且对公共基准点进行针对性的检验，确保公共基准点测量位置精确。对于公共基准点的检验主要有基准点粗差检验与修正技术，可以对发生偏差的基准点进行修正处理，保证每个公共基准点的精确性，为部件装配工作的进行提供更好的基础。在公共基准点检验与修正的过程中，还需要对数字化测量场进行相应的调整处理，确保各项内容符合要求，也降低后续测量的误差风险。

三、数字化测量场系统在飞机装配中的应用

数字化测量场构建系统主要包括七个方面的内容，分别为：工程管理、硬件通信、激光跟踪仪、测量、测量场构建、可视化仿真和数据处理。首先，工程管理主要对工程各方面的工作进行落实，在测量过程中主要发挥辅助作用。工程管理还包括对相关测量数据的存储管理，为后续装配工程的进行提供理论基础。硬件通信模块保证各个软件之间的信息传递，实现数据交换处理。激光跟踪仪主要针对激光跟踪仪的测量操作进行控制，确保测量操作正常稳定的进行。在实际的测量中，通过精确性的测量完成测量场构建。操作人员可以利用可视化仿真对测量进行检测，通过相应的测量场景模拟，发现测量中存在的问题，并且进行及时的调整。在坐标系转换、坐标值转换验证等测量操作中，通过数据处理模块，可以提高相应的运算速度，提高测量的效率。

在测量场构建模块中，利用激光跟踪仪进行相应的测量处理时，需要设置一致性的坐标基准。根据部件装配的实际要求，对装配任务进行具体的划分，使得装配任务、激光跟踪仪、测量坐标系可以一一对应，确保各项装配测量的精确性，也为装配任务提供更好的基础条件。进而，理论坐标与测量坐标需要进行转换，要采用科学的转换方法，避免坐标系转换中问题的出现。在坐标系转换完成后，通过粗差探测进行相应的验证，确保公共基准点的准确定位。在飞机部件装配过程中，必须确保各项测量内容的精确、完整，才能实行装配操作。在实际的装配中，还可以采用可视化仿真模块进行虚拟验证。可视化仿真模块不仅操作简单便利，而且还可以对模型进行灵活的调整变化，确保部件装配符合要求。

四、总结

在飞机大部件装配中，测量是其中较为重要的内容。在数字化技术的逐渐发展中，实现了数字化测量技术的提高。在数字化测量中，主要通过测量场的构建，对各个装配数据进行测量检验，为装配工作的进行提供基础条件。在部件装配中，要对数字化测量场构建技术进行灵活的应用，针对技术中存在的不足进行优化，确保测量的精确性，也提高部件装配的质量，取得更好的发展优势。

参考文献：

[1]赵建国，郭洪杰.飛机装配质量数字化检测技术研究及应用[J].航空制造技术，2016（20）：24-27.

[2]广伟，李洁，李成.飞机大部件装配数字化测量场构建技术研究[J].军民两用技术与产品，2016（4）：3-3.

（作者单位：沈阳飞机工业（集团）有限公司）