基于数字化测量的飞机型架装配技术研究

基于数字化测量的飞机型架装配技术研究

刘欣昭

中航西安飞机工业集团股份有限公司 陕西 西安 710089

摘要：航空制造业在发展的过程中需要在传统装配方式的基础上进行优化和完善，数字化测量设备的应用可以提高测量的精准度，而且也可以提高工作效率，对行业的数字化发展有着积极的影响。虽然各个行业都实现了数字化发展，但是在飞机装配中还没有得到广泛应用，需要将现代化的科学技术应用到飞机型架装配中，改变传统的飞机装配模式，实现飞机型架装配技术的科学运用，提升飞机制造效率。

关键词：数字化测量；飞机型架装配技术

引言

航空工业作为高科技制造业的典型代表，对飞机型架的装配精度、效率和质量要求极高。飞机型架装配是飞机制造的关键环节之一，它涉及复杂的结构组合和大量的精细工序。在传统飞机型架装配过程中，通常依赖人工操作和经验判断，这可能导致装配误差的累积和质量不稳定的问题。随着飞机型号不断更新和航空市场对飞机性能要求的不断提高，传统装配方式已经难以满足飞机制造的需求。

1. 数字化测量技术在飞机型架装配中的应用

1.1 高精度三维扫描技术在型架装配中的应用

高精度三维扫描技术是一种通过激光或光学传感器获取目标物体表面点云数据的技术。在飞机型架装配中，利用高精度三维扫描技术可以对型架组件进行非接触式测量，实现对复杂曲面和大尺寸零件的高精度获取。通过三维扫描得到的点云数据可以构建出完整的型架数字模型，为装配提供准确的参考。同时，利用三维扫描技术可以实现装配过程的实时监测和反馈，及时发现和纠正装配误差，提高装配的精度和效率。

1.2 光学投影测量技术在型架装配中的应用

光学投影测量技术是一种利用光学投影仪将模板或数字信息投射到目标表面进行测量的方法。在飞机型架装配中，光学投影测量技术可以用于指导装配工人正确地放置零件或执行装配操作。通过投影仪投影出的参考线、标记点或轮廓，装配人员可以准确地掌握零件的位置和方向，避免装配错误和误差。光学投影测量技术还可以在装配过程中实时检测零件的位置和配合情况，提供快速的装配反馈，从而提高装配的准确性和效率。

1.3 虚拟现实技术在型架装配中的应用

虚拟现实技术是一种通过计算机生成的三维虚拟环境，将用户沉浸其中并与虚拟环境进行交互的技术。在飞机型架装配中，虚拟现实技术可以用于模拟整个装配过程，让装配人员在虚拟环境中进行装配练习和培训。通过虚拟现实技术，装配人员可以更好地理解装配顺序和流程，熟悉零件的组合和拆卸，提高装配技能和操作熟练度。同时，虚拟现实技术还可以在设计阶段就进行装配性分析，发现并解决装配冲突和问题，优化型架设计，降低装配成本和风险。

1.4 数据融合技术在型架装配中的应用

数据融合技术是指将来自不同传感器和测量设备的数据进行整合和处理，得到更全面、准确的信息。在飞机型架装配中，常常需要使用多种数字化测量技术来获取不同类型的数据，如三维扫描数据、光学投影数据等。数据融合技术可以将这些数据进行融合，并进行配准和匹配，得到更全面的型架数字模型。通过数据融合技术，可以实现对型架装配过程中的装配精度进行全方位的控制和监测，最大程度地消除装配误差，提高装配质量。

2. 数字化测量技术在飞机型架装配中的优势

2.1 提高装配精度与效率

数字化测量技术在飞机型架装配中的首要优势是提高了装配的精度和效率。传统装配方式依赖于人工测量和调整，容易受到操作者技术水平和主观因素的影响，导致装配误差的累积。而数字化测量技术采用高精度的传感器和算法，能够实时获取目标零件的精确几何信息，消除了人为测量误差。通过对数据进行实时分析和反馈，装配人员可以快速发现并纠正装配误差，从而有效提高装配精度。

此外，数字化测量技术还可以优化装配顺序和流程，避免不必要的重复装配和调整，节省了装配时间。装配人员可以根据数字化模型和指导信息进行高效的装配操作，提高了装配效率。准确的数字化数据还为装配任务分配和协同作业提供了可靠的依据，使得多人同时协同进行装配成为可能，进一步提升了装配效率。

2.2 降低成本与风险

在飞机制造中，装配环节通常是成本和风险较高的阶段之一。传统装配过程中，由于装配精度难以保证，可能导致零件的损坏或浪费，增加了生产成本。此外，装配误差可能会影响到飞机的安全性和性能，增加了后期维护和修复的成本。

通过应用数字化测量技术，装配精度得到提升，减少了零件的拆装次数，降低了零件损坏和废品率，从而降低了生产成本。数字化测量技术还可以在装配过程中实时监测装配质量，及时发现装配问题并进行纠正，减少了后期维护和修复的风险和成本。

2.3 改进装配质量与可靠性

数字化测量技术的应用对于改进装配质量和可靠性具有显著影响。通过实时监测装配过程，数字化测量技术可以快速检测装配误差，并及时进行调整，保证了装配的精度和一致性。高精度的数字化模型还可以在装配前进行装配性分析，预测和解决装配冲突，确保零件的正确配合，从而提高装配质量。

数字化测量技术还可以应用于装配后的非破坏性检测，对装配质量进行全面评估。通过与设计模型进行比对，可以快速发现装配缺陷和缺失，提高了装配可靠性。准确的装配数据和记录还为后续的维护和更新提供了有力的支持，延长了飞机的使用寿命。

3. 面临的挑战与解决方案

3.1 大数据处理与管理

在数字化测量技术应用的过程中，大量的数据会被产生和收集，包括高精度三维扫描数据、光学投影数据、虚拟现实数据等。这些数据量庞大，复杂多样，需要进行高效的处理和管理。同时，这些数据的质量和准确性直接关系到装配过程的精度和质量。

解决方案：采用高效的大数据处理和管理技术。引入云计算和分布式存储技术，可以实现大数据的存储和共享，提高数据的访问速度和处理效率。同时，采用先进的数据挖掘和分析算法，对数据进行智能化处理，提取有价值的信息，为装配过程提供决策支持。建立健全数据质量控制体系，加强对数据的质量监控和验证，确保数据的准确性和可靠性。

3.2 跨部门协作与信息共享

飞机型架装配涉及到多个部门和团队的协作，包括设计、制造、装配等多个环节。不同部门之间的信息共享和沟通是保障装配质量和效率的关键。然而，由于信息孤岛和工作流程的不连贯，跨部门协作和信息共享常常面临困难。

解决方案：建立数字化装配平台，实现信息的集中管理和共享。通过数字化平台，不同部门可以实时共享数字化模型、装配计划和装配进度等信息，实现工作流程的无缝衔接。同时，借助互联网和通讯技术，加强部门之间的沟通和协作，促进信息的流通和传递。建立协同工作机制，明确各部门的职责和协作方式，提高跨部门协作的效率和质量。

3.3 安全与保密问题

飞机型架装配涉及到大量的敏感数据和技术信息，包括飞机设计图纸、装配工艺、材料信息等。确保这些信息的安全和保密是数字化测量技术应用面临的重要挑战。泄露或被盗用这些信息可能导致严重的商业竞争风险和知识产权问题。

解决方案：建立严格的数据安全和保密机制。采用数据加密和访问控制技术，保护敏感数据不被非授权人员访问。对涉及到的信息进行分类和分级管理，确保每个人员只能访问其需要的信息。加强对员工的安全意识培训，增强他们对信息安全的认识和重视。与此同时，与供应商和合作伙伴签署严格的保密协议，明确信息共享的边界和责任，加强对外部风险的防范。

结束语

随着科技的不断进步和创新，数字化测量技术在飞机型架装配中的应用将会持续演进和拓展。相信在数字化测量技术的引领下，飞机制造业将实现更高效、更精确、更可靠的装配过程，为航空产业的繁荣发展和人类空中旅行的未来奠定坚实基础。

参考文献：

[1]丛培源.数字化测量技术在型架装配中的应用研究[D].浙江大学,2015.

[2]付刺利.数字化测量在飞机型架装配技术中的应用研究[J].科技展望,2016(19).