飞机装配中的高精度测量技术研究

孙欣

摘要：飞机装配过程中需要高精度的测量技术来确保各个部件的精确配合和准确安装。本文就飞机装配过程中常用的测量技术，飞机装配过程中涉及的高精度测量技术以及高精度测量技术的发展趋势进行了阐述。

关键词：飞机装配；高精度；测量技术；研究进展

一、飞机装配中的高精度测量需求

飞机装配中的高精度测量需求是指在飞机的装配过程中，需要使用高精度的测量技术来确保各个部件的精确配合和准确安装。这是因为飞机的装配过程中，涉及到多个关键部件的连接和安装，如机翼、机身、尾翼等，这些部件之间需要保持严格的尺寸、位置和形状的准确性，以确保飞机的空气动力学性能、结构强度和安全性能。

对飞机的尺寸测量主要是飞机的各个部件需要保持精确的尺寸，如长度、宽度、高度、直径等。尺寸测量通常涉及到直线测量、角度测量、曲面测量等。位置测量方面是要求对飞机各个部件之间的相对位置关系进行精确控制，如连接孔的位置、机翼和机身的对齐等。位置测量通常涉及到坐标测量、相对位置测量等。形状测量方面是指飞机的各个部件需要保持精确的外形，如曲面的曲率、外形的轮廓度等，形状测量通常涉及到曲面测量、平面测量等。此外，对飞机的测量还包括相关性的测量，飞机的各个部件在装配过程中需要保持一定的相关性，如机翼和机身之间的配合关系，相关性测量通常涉及到图像测量、线性相关测量等。

二、飞机装配中的高精度测量技术

通过对现有测量技术的研究，结合飞机装配中对高精度测量技术的需求，以下几类测量技术可有效地完成各项测量任务。

1.光学测量技术

包括光学三角测量、激光测距、激光干涉和激光散斑等。光学测

量技术可以通过非接触的方式测量尺寸、位置和形状，具有高精度和高速度的优势。

2.三坐标测量技术

使用三坐标测量设备，基于空间点坐标的采集和计算对产品进行形位公差的检测和测量，可以测量三维空间中的坐标点和曲面。

3.数字影像测量技术

包括数字摄影测量和结构光扫描等。数字影像测量技术可以通过对图像进行处理和分析，得到尺寸、位置和形状等相关信息。

4.高精度计量装置

包括高精度的量规、千分尺、微量千分尺等。这些计量装置具有高度精确的刻度和测量能力，适用于尺寸和位置测量。

5.线性编码器和旋转编码器

线性编码器可以用于测量直线运动的距离，旋转编码器可以用于测量物体的旋转运动，它们具有高分辨率和高精度的特点。

6.精密测量工具

如电子游标千分尺、高精度测高仪等，可以用于精确测量小尺寸和细微变化。

这些高精度测量技术可以在飞机的装配过程中提供精确的测量数据，以确保各个部件的精确配合和准确安装。同时，还可以提供反馈信息，帮助调整装配工艺和校正误差，确保装配的质量和可靠性。

三、测量技术在飞机装配中的应用现状

在飞机装配中，测量技术的应用已经成为非常重要的组成部分，对于保证飞机质量和安全具有关键性的作用。目前在现场实际工作过程中，主要应用以下几种测量技术。

1.激光跟踪仪

激光跟踪仪测量系统是一种测量精度较高的仪器，主要包括了光电探测技术、激光干涉测距技术、计算机及控制技术、精密机械技术以及现代数值计算理论等先进科学技术。通过跟踪仪上的α、θ角配合激光束对测量目标的跟踪运动，构成一个球坐标的测量系统，从而完成空间几何元素测点信息的获取，并通过测量软件完成对数据的分析计算工作。配备了T-Probe后，激光跟踪仪将成为一台能测量各种隐藏点的走动式坐标测量机，同时还能跟踪测量移动物体的空间位置与空间方位。航空产品外形及重量大，结构特殊，部件与部件之间的相互位置关系要求严格。激光跟踪仪的现场性和实时性以及它的高精度测量，可以满足飞机在型架上定位准确性，飞机外形尺寸正确性等的测量需求，因此在大部件测量、工装型架测量过程中得到广泛应用。

2.三坐标测量机

三坐标测量机是基于坐标测量的通用化数字测量设备，在测量过程中将要测量的产品放置在三坐标测量机的工作台上，建立一个直角坐标系，利用探头对所测产品进行接触测量来得到坐标，最后依靠计算机对测量数据进行处理，求出产品被测要素的尺寸及形位误差。三坐标测量机可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，把复杂的测量任务从小时缩短至分钟，并且快速准确地评价尺寸数据。但由于其在测量过程中对环境的要求较高，因此较多地应用在零件、工装附件等的测量过程中。

四、飞机装配中高精度测量技术研究的发展趋势

1.非接触式测量技术

传统的接触式测量技术存在使用难度大、测量速度慢和易受环境因素干扰的问题。因此，越来越多的研究关注非接触式测量技术，如光学测量、激光扫描等。飞机装配中非接触式测量技术主要涉及光学测量技术、红外热像技术、光电测距技术。

光学测量技术光学测量技术包括光学三角测量、光栅测量、投影测量等。通过使用相机、激光扫描仪等设备，可以实现对飞机构件的形状、尺寸和表面质量的高精度测量。光学测量技术避免了传统测量中可能引入的误差，适用于大规模装配环境下的实时测量需求。

红外热像技术利用物体辐射的红外热能来获取物体的温度和热分布信息。在飞机装配过程中，红外热像技术可以用于检测装配过程中的热变形、热应力等问题，以及检测接合件的温度分布、热损伤等，适用于复杂装配环境下的实时监测。

光电测距技术通过发射激光或红外光束，并测量光束的传播时间或相位差来确定被测物体与传感器之间的距离。这种技术广泛应用于飞机装配过程中的对齐、间隙测量和对称检测等，适用于紧凑空间和复杂形状的测量需求。

非接触式测量技术在飞机装配中可以实现对产品的高精度测量和表面质量评估，提高装配过程的准确性和效率。这些技术可以在装配线上应用，实现实时测量和质量控制，为飞机的装配提供有力支持。

2.自动化测量技术

为了提高飞机装配的自动化水平，自动化测量技术得到了广泛的关注和应用。例如，自动化三维坐标测量仪、机器人测量系统等可以实现装配线上的实时测量，减少人为操作误差，提高装配精度。

3.智能测量技术

随着人工智能技术的快速发展，智能测量技术在飞机装配中的应用也在不断增多。例如通过人工智能算法进行图像识别和形状匹配，可以实现对装配件的快速测量和自动化判断，提高装配的准确性和效率。

4.虚拟现实技术

虚拟现实技术可以借助虚拟现实技术，装配工人可以在虚拟环境中进行模拟装配，检查装配质量，避免错误。同时，虚拟现实技术还可以提供实时的装配指导，使装配过程更加精确和高效。

五、结语

随着科技的不断发展和进步，大型飞机装配中的高精度测量技术将越来越智能化、自动化，提高装配的精确度和效率，确保飞机的质量和安全。

参考文献

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