[發明專利]一種采用數字化測量的飛機內部復雜結構邊界反引方法

有效

• 申請號: 201710465513.3
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107283140B
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 趙建國;郭洪杰;徐戩;陸興凱
• 申請（專利權）人: 沈陽飛機工業（集團）有限公司
• 主分類號: B23P19/00
• 分類號: B23P19/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

技術領域

本發明屬于航空制造工程/飛機裝配領域，涉及一種采用數字化測量的飛機內部復雜結構邊界反引方法，用于飛機內部復雜結構邊界反引至蒙皮表面，保證制孔連接準確度。

背景技術

隨著飛機性能的不斷提升，零件結構與連接形式越來越復雜，其中蒙皮表面與結構采用標準件連接(主要鉚接和螺栓連接為主)，標準件中心與零件邊界距離對飛機連接強度影響較大，而標準件連接孔大都需現場配制，所以如何保證孔位精度對飛機整體壽命至關重要。

飛機重量越大，飛行成本越高，為滿足減重需求，在滿足功能和強度的條件下，零件設計以最小重量為優化原則，導致零件邊界形狀復雜。為減小累積誤差的影響，標準件連接孔通常現場配制，而對于一些封閉空間，特別是與蒙皮連接處，連接孔只能由外向內制。由于蒙皮遮擋內部零件，現場確定零件邊界困難，采用普通畫線方法將連接邊界反引至蒙皮表面誤差較大，很難保證標準件邊距要求，造成裝配超差率偏高，嚴重制約著飛機的生產進度和成本。

發明內容

針對現有技術存在的問題，為改變飛機內部復雜結構制孔工藝性差的問題，本發明借助三維數字化測量技術，提供一種采用數字化測量的飛機內部復雜結構邊界反引方法，對飛機內部復雜結構邊界進行在線測量，結合產品數模提取邊界處法矢方向，通過補償計算，將飛機內部復雜結構邊界反引至蒙皮表面，為確定標準件孔位提供了依據，有效提高了制孔連接精度，保證了飛機裝配質量和效率。

為了達到上述目的，本發明的技術方案為：

一種采用數字化測量的飛機內部復雜結構邊界反引方法，為計算、測量、反引邊界方便，本發明均以飛機設計坐標系為基準，包括以下步驟：

第一步，建立飛機坐標系

固定待裝配飛機零件和數字化測量系統，并保證相對位置關系不變。以飛機零件上固有的定位孔、特征面為基準，通過數字化測量系統采集數據，并采用最佳擬合算法，建立飛機坐標系。

第二步，測量零件結構邊界

采用數字化測量系統的測頭測量與待反引邊界相鄰的零件表面。

當待反引邊界相鄰的零件表面的面積相近，均較大時，通過測量相鄰的兩個表面的面積，測量過程中對測頭半徑進行補償，采用最佳擬合算法確定兩個表面的數學模型；對兩個表面進行相交計算，得出飛機內部復雜結構邊界的空間曲線。

當待反引邊界相鄰的零件表面的面積差距較大時，特別是薄壁零件；首先，通過測量面積大的零件表面面積，采用最佳擬合算法確定表面的數學模型；然后在面積小的零件表面采集點，在曲率變化不大的位置，采點密度取小值，在曲率變化大的位置，增加采點密度。采點完成后，將各點向大表面進行投影，對投影點進行空間曲線擬合，考慮測頭半徑的影響，將所得曲線沿法向進行偏移，得出飛機內部復雜結構邊界的空間曲線。測量過程中對測頭半徑進行補償。

第三步，計算邊界反引值

結合飛機零件三維數模，并提取出邊界處的矢量方向，矢量方向垂直于相鄰兩個零件的接觸面；根據蒙皮的厚度，通過投影算法，將飛機內部復雜結構邊界外推至蒙皮外表面，得到蒙皮外表面處飛機內部復雜結構邊界的空間曲線。

第四步，修合、安裝蒙皮

按設計要求，將待裝配蒙皮修配至最終狀態，并安裝在相應位置，夾緊蒙皮與內部結構件，保證相對位置不變。

第五步，反引邊界

根據飛機內部復雜結構邊界的曲率變化，將飛機內部復雜結構反引后邊界進行離散化處理；在曲率變化大的區域，增加離散點密度，曲率變化小區域減少離散點數量，離散點密度保證擬合線與飛機內部復雜結構反引后邊界誤差不超過0.2mm為準。按確定的離散點坐標，通過數字化測量系統的測頭，采用針狀測頭，測頭半徑不大于0.2mm，將離散點在蒙皮表面繪出，并用直線連接各點，即為反引后的實際邊界曲線，后續制孔以此為基準進行。反引邊界精度能夠達到0.5mm。

本發明的有益效果為：通過應用本發明，解決了由于結構復雜、開敞性差等因素造成的飛機內部復雜結構制孔工藝性差的難題，借助三維數字化測量技術對飛機內部復雜結構邊界進行反引，反引邊界精度可到0.5mm，為確定標準件孔位提供了依據，有效提高了制孔連接精度和效率。

附圖說明

圖1為飛機內部復雜結構邊界反引流程圖；

圖2為飛機內部復雜結構邊界在線測量示意圖；

圖3為飛機內部復雜結構邊界反引方法示意圖；

圖中：1數字化測量系統，2飛機內部復雜結構件，3坐標系參考標識點，4飛機蒙皮，5飛機內部復雜結構邊界，6飛機內部復雜結構反引邊界。