張瑞良

摘要：在飛機(jī)大部件裝配中，數(shù)字化測(cè)量發(fā)揮了很大的作用。飛機(jī)大部件裝配對(duì)測(cè)量的精確度要求較高，傳統(tǒng)的手動(dòng)測(cè)量已經(jīng)無法滿足裝配操作的需求。但是，我國的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的發(fā)展起步比較晚，缺乏完善的內(nèi)容以及測(cè)量基準(zhǔn)，在飛機(jī)大部件裝配中的應(yīng)用具有很大的局限性。本文重點(diǎn)對(duì)飛機(jī)大部件裝配數(shù)字化測(cè)量中存在的問題進(jìn)行了分析，相應(yīng)的提出了數(shù)字化測(cè)量場(chǎng)的構(gòu)建策略，旨在為裝配測(cè)量提供指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)部件裝配；數(shù)字化測(cè)量場(chǎng)；測(cè)量坐標(biāo)系

隨著社會(huì)的發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)取得了很大的發(fā)展成效，相應(yīng)的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)在飛機(jī)大部件裝配中的應(yīng)用也具有很大的優(yōu)勢(shì)。數(shù)字化測(cè)量技術(shù)擴(kuò)大了裝配測(cè)量的范圍，而且使得裝配測(cè)量的精確度也更高。在數(shù)字化測(cè)量技術(shù)實(shí)際的應(yīng)用過程中，還存在一定的不足，達(dá)不到裝配測(cè)量的要求。因此，加強(qiáng)對(duì)裝配數(shù)字化測(cè)量場(chǎng)構(gòu)建技術(shù)的研究具有很大的現(xiàn)實(shí)意義，可以為裝配測(cè)量提供更好的技術(shù)手段。

一、飛機(jī)裝配數(shù)字化測(cè)量場(chǎng)坐標(biāo)系統(tǒng)

（一）數(shù)字化測(cè)量場(chǎng)構(gòu)建方法

數(shù)字化測(cè)量場(chǎng)構(gòu)建技術(shù)要從裝配測(cè)量的整體布局出發(fā)，對(duì)全局坐標(biāo)與局部坐標(biāo)進(jìn)行規(guī)范性的設(shè)計(jì)，對(duì)坐標(biāo)系的測(cè)量基準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一的設(shè)定，進(jìn)而使得坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換更為精確。

在數(shù)字化測(cè)量場(chǎng)的構(gòu)建中，需要利用激光跟蹤儀對(duì)公共坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，公共坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)至少要有三個(gè)。在公共坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量基礎(chǔ)下，對(duì)坐標(biāo)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換，確保坐標(biāo)基準(zhǔn)的一致性。數(shù)字化測(cè)量場(chǎng)的構(gòu)建是以測(cè)量坐標(biāo)系為基礎(chǔ)的，對(duì)全局坐標(biāo)系與局部坐標(biāo)系進(jìn)行連接，使得全局坐標(biāo)系和局部坐標(biāo)系可以進(jìn)行互轉(zhuǎn)換。激光跟蹤儀利用數(shù)字化測(cè)量場(chǎng)，可以根據(jù)實(shí)際的情況以及要求，對(duì)坐標(biāo)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換。數(shù)字化測(cè)量場(chǎng)的構(gòu)建，不僅可以提高測(cè)量的精確性，還可以提高測(cè)量的效率。

（二）坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換算法

通過數(shù)字化測(cè)量場(chǎng)，需要對(duì)坐標(biāo)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換，進(jìn)而得到所需要的測(cè)量坐標(biāo)。以數(shù)字化測(cè)量場(chǎng)為基礎(chǔ)，各個(gè)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換有著具體的規(guī)范以及要求。首先，需要對(duì)公共基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)定位，根據(jù)設(shè)計(jì)及制造部門相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，將公共基準(zhǔn)點(diǎn)與全局設(shè)計(jì)中的坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)。在公共基準(zhǔn)點(diǎn)定位完成后，對(duì)局部坐標(biāo)系中的坐標(biāo)點(diǎn)也進(jìn)行一一定位處理。坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換算法，可以通過激光跟蹤儀將測(cè)量坐標(biāo)和理論坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比得出。

（三）坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換驗(yàn)證

在坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換完成后，還需要進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)證，確保坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性。數(shù)字化測(cè)量的精確度與坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)的方差有一定的關(guān)系，方差越小，相應(yīng)的精確度越高。而坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)的方差，會(huì)隨著公共基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)量的增加而減小。因此，可以通過公共基準(zhǔn)點(diǎn)、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)的方差、數(shù)字化測(cè)量精確度三者之間的影響關(guān)系，對(duì)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換進(jìn)行驗(yàn)證。但是，在實(shí)際的驗(yàn)證中，還需要考慮測(cè)量成本問題，從經(jīng)濟(jì)性原則進(jìn)行綜合的研究分析。在實(shí)際的驗(yàn)證分析中，該驗(yàn)證方法可以對(duì)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換進(jìn)行快速精確的驗(yàn)證。而且，相應(yīng)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換算法在坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換中適用性比較強(qiáng)，轉(zhuǎn)換效果也比較好，對(duì)數(shù)字化測(cè)量場(chǎng)坐標(biāo)系的一致性也進(jìn)行了驗(yàn)證。

二、飛機(jī)裝配數(shù)字化測(cè)量場(chǎng)精度檢測(cè)與修正

數(shù)字化測(cè)量場(chǎng)測(cè)量工作的進(jìn)行，受到諸多方面的影響，使得測(cè)量的精確度不高，相應(yīng)的部件裝配也受到限制。例如：震動(dòng)、地基等。在數(shù)字化測(cè)量場(chǎng)中，公共基準(zhǔn)點(diǎn)是其中的關(guān)鍵性內(nèi)容，對(duì)于整體測(cè)量以及裝配工作的進(jìn)行發(fā)揮著很大的作用。因此，要對(duì)公共基準(zhǔn)點(diǎn)引起高度的重視，并且對(duì)公共基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性的檢驗(yàn)，確保公共基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量位置精確。對(duì)于公共基準(zhǔn)點(diǎn)的檢驗(yàn)主要有基準(zhǔn)點(diǎn)粗差檢驗(yàn)與修正技術(shù)，可以對(duì)發(fā)生偏差的基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行修正處理，保證每個(gè)公共基準(zhǔn)點(diǎn)的精確性，為部件裝配工作的進(jìn)行提供更好的基礎(chǔ)。在公共基準(zhǔn)點(diǎn)檢驗(yàn)與修正的過程中，還需要對(duì)數(shù)字化測(cè)量場(chǎng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整處理，確保各項(xiàng)內(nèi)容符合要求，也降低后續(xù)測(cè)量的誤差風(fēng)險(xiǎn)。

三、數(shù)字化測(cè)量場(chǎng)系統(tǒng)在飛機(jī)裝配中的應(yīng)用

數(shù)字化測(cè)量場(chǎng)構(gòu)建系統(tǒng)主要包括七個(gè)方面的內(nèi)容，分別為：工程管理、硬件通信、激光跟蹤儀、測(cè)量、測(cè)量場(chǎng)構(gòu)建、可視化仿真和數(shù)據(jù)處理。首先，工程管理主要對(duì)工程各方面的工作進(jìn)行落實(shí)，在測(cè)量過程中主要發(fā)揮輔助作用。工程管理還包括對(duì)相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理，為后續(xù)裝配工程的進(jìn)行提供理論基礎(chǔ)。硬件通信模塊保證各個(gè)軟件之間的信息傳遞，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換處理。激光跟蹤儀主要針對(duì)激光跟蹤儀的測(cè)量操作進(jìn)行控制，確保測(cè)量操作正常穩(wěn)定的進(jìn)行。在實(shí)際的測(cè)量中，通過精確性的測(cè)量完成測(cè)量場(chǎng)構(gòu)建。操作人員可以利用可視化仿真對(duì)測(cè)量進(jìn)行檢測(cè)，通過相應(yīng)的測(cè)量場(chǎng)景模擬，發(fā)現(xiàn)測(cè)量中存在的問題，并且進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整。在坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換驗(yàn)證等測(cè)量操作中，通過數(shù)據(jù)處理模塊，可以提高相應(yīng)的運(yùn)算速度，提高測(cè)量的效率。

在測(cè)量場(chǎng)構(gòu)建模塊中，利用激光跟蹤儀進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)量處理時(shí)，需要設(shè)置一致性的坐標(biāo)基準(zhǔn)。根據(jù)部件裝配的實(shí)際要求，對(duì)裝配任務(wù)進(jìn)行具體的劃分，使得裝配任務(wù)、激光跟蹤儀、測(cè)量坐標(biāo)系可以一一對(duì)應(yīng)，確保各項(xiàng)裝配測(cè)量的精確性，也為裝配任務(wù)提供更好的基礎(chǔ)條件。進(jìn)而，理論坐標(biāo)與測(cè)量坐標(biāo)需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，要采用科學(xué)的轉(zhuǎn)換方法，避免坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換中問題的出現(xiàn)。在坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換完成后，通過粗差探測(cè)進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)證，確保公共基準(zhǔn)點(diǎn)的準(zhǔn)確定位。在飛機(jī)部件裝配過程中，必須確保各項(xiàng)測(cè)量?jī)?nèi)容的精確、完整，才能實(shí)行裝配操作。在實(shí)際的裝配中，還可以采用可視化仿真模塊進(jìn)行虛擬驗(yàn)證。可視化仿真模塊不僅操作簡(jiǎn)單便利，而且還可以對(duì)模型進(jìn)行靈活的調(diào)整變化，確保部件裝配符合要求。

四、總結(jié)

在飛機(jī)大部件裝配中，測(cè)量是其中較為重要的內(nèi)容。在數(shù)字化技術(shù)的逐漸發(fā)展中，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的提高。在數(shù)字化測(cè)量中，主要通過測(cè)量場(chǎng)的構(gòu)建，對(duì)各個(gè)裝配數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量檢驗(yàn)，為裝配工作的進(jìn)行提供基礎(chǔ)條件。在部件裝配中，要對(duì)數(shù)字化測(cè)量場(chǎng)構(gòu)建技術(shù)進(jìn)行靈活的應(yīng)用，針對(duì)技術(shù)中存在的不足進(jìn)行優(yōu)化，確保測(cè)量的精確性，也提高部件裝配的質(zhì)量，取得更好的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司）