[發明專利]帶有預測性表面掃描的飛行器的機翼-主體接合的先進自動化過程

有效

• 申請號: 201610898594.1
• 申請日: 2016-10-12
• 公開（公告）號: CN106697326B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: C·M·瓦斯克斯;D·I·巴倫蘇埃拉;R·J·柯林斯;A·博德
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: B64F5/10
• 分類號: B64F5/10
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙志剛;董巍

本申請公開的飛行器機翼?主體接合方法包括：(a)在相應的翼根和翼樁處將目標施加到機翼和主體組件，(b)通過攝影測量學確定目標的3D位置，(c)通過結合接口表面的掃描生成用于翼根和翼樁的接口表面的3D表面輪廓，(d)計算機翼和主體組件之間的虛擬裝配，該虛擬裝配限定所生成的翼根和翼樁的3D表面輪廓之間的一個或更多個間隙，(e)將至少三個方位傳感器定位在翼根和/或翼樁內，以及(f)使用來自方位傳感器的反饋將機翼對齊至主體組件以實現與所計算的虛擬裝配一致的實際裝配。確定目標位置和/或3D表面輪廓的方法可以利用移動掃描平臺。

技術領域

本公開涉及自動組裝系統和方法。

背景技術

飛行器組裝包括將很多復雜且通常是大的部件以精確的關系裝配在一起。例如，機翼和尾翼平面(例如，豎直穩定器、水平穩定器)可以基本上整體組裝，且然后附接到飛行器主體的對應部段。作為另一示例，飛行器的機身可以是若干主體組件的組合，其中每個主體組件均是機身的一個筒狀物部段(barrel section)。包括一些非常大的部件(諸如，機翼、機身部段和尾翼組件)的一些部件被設計成以高精度組裝，例如，零件之間的相對方位公差小于0.005英寸(約0.1毫米)。

墊片(shim)在飛行器工業被廣泛使用來將大的部件裝配且接合在一起。也稱為填充件的墊片被用來填充被接合的零件之間的間隙(或孔隙)。間隙可以是設計間隙，所述設計間隙被設計成允許制造公差、部件的對齊以及飛行器的適當的空氣動力學組裝。墊片的大小可以被個體地設計來以高精度裝配對應的間隙(例如，殘余間隙小于0.005英寸(約0.1毫米))。使用墊片來填充匹配零件之間的間隙導致更精確地組裝和更結構良好/可靠(sound)的飛行器。

通常，用于間隙的每個墊片被定制成裝配到被組裝的個體零件。針對每個飛行器設計和制造特有的墊片能夠是耗時且勞動密集型的過程。墊片設計和安裝可以是耗時的，足以顯著地影響飛行器組裝的速度。

用于確定適當的墊片大小的一個方法涉及以適合度測試(test fit)的方式將零件拼在一起，識別每個間隙，并且測量每個間隙以確定定制墊片的尺寸和形狀。間隙的大小和形狀通過測隙規探測。使用手工測隙規涉及漸進的試錯法技術，而使用電子測隙規可以更加自動化，但是仍然需要將量規放置在要被測量的每個間隙中。測隙規方法是耗時的且令人厭煩的，并且其精度會取決于進行測量的人員的技術和經驗。不正確的測量會導致不適配的墊片，這將導致墊片的重復測量和生產，直到實現適當的裝配。

適配匹配零件之間的間隙的另一方法(有時被稱為預測性填隙(shimming))涉及掃描接口部分表面，以試圖預測這些表面之間的間隙的準確形狀。基于工程設計，零件被虛擬地裝配在一起。墊片基于虛擬裝配被制造。該方法的缺點是，零件(尤其是大的組件)可能不以虛擬預測方式裝配在一起，且因此，預測的墊片形狀將是不恰當的。由于偏離于工程設計(即使當偏離處于容差內時)、零件的不精確的相對定位和/或不精確的表面測量，零件會不如所預期的那樣裝配在一起。具體地，該方法依賴測量和組裝的高的總體精度，是挑戰在于大的零件接合(如，將機翼接合到機身)的技藝。

發明內容