摘要：目前，在飞机装配的过程中，数字化测量已融入飞机装配的各个环节，应用模式由质量检测向工艺过程控制转变。数字化测量手段种类繁多，其适用范围和性能指标差异较大，很多场合单一设备无法实现测量需求全覆盖，亟需发展多设备协同测量技术，为飞机装配奠定技术基础。机数字化装配生产线采用数字量协调，无论是工装制造还是飞机零部件安装定位，均离不开数字化测量技术的支持。国外，数字化光学测量技术成功应用于飞机大型部件装配中，军机如F-22和F-35战机，民用飞机如波音787、A380等，显著提高了装配精度和自动化水平，大大缩短了飞机装配周期。
关键词：飞机装配；协同测量；技术应用
引言
随着飞机制造业的快速发展,采用传统的飞机测量方法已经无法适应飞机设计和制造的发展要求。融入自动识别系统的数字化测量技术以其测量精度高、自动计算速度快、控制系统自动识别等优势逐渐成熟。特别是对于大型飞机的测量其应用前景非常广泛。该技术解决了传统测量方法效率低、精确度低、计算繁琐等缺点,具有非常强大的工程应用空间。
1概述
测量设备规划与仿真在测量工作开始之前，首先要确定测量设备的安放位置。在测量过程中，测量设备安放的位置应该尽可能的检测到所有待测元素，例如MRP点、OTP点、定位面等。如果不能一次完成完成测量，就需要增加测量设备或者转站多次完成测量工作。然而这些方式都会造成工作效率、测量精度降低，测量成本的提高。通过测量仿真功能，保证测量设备能够在精度允许的情况下通过使用尽可能少的设备测量到尽可能多的待测点。仿真的核心在于“待测目标可测性算法”，通过测量站位点和待测目标之间建立连线，以连线长度L为轴线构造出地面半径为R的圆锥，确定圆锥与待测目标的可见面积，通过可视化连线表达出来。通过导入待测数模和测量设备，模拟测量过程并对待测量点进行数据计算显示不可视区域，
2飞机制造中测量技术的发展及应用
2.1飞机制造的数字化测量技术
随着测量技术和测量设备的快速发展，许多高效率、高精度的飞机数字化测量技术在飞机制造领域得到广泛的应用。一些光学检测技术取得较大发展，其相关的仪器设备，如全站仪、水准仪、GPS接收机、数字扫描仪、激光雷达扫描测量系统、激光跟踪仪、机器视觉测量系统等已普遍应用在国内外许多飞机制造领域。对于一些大飞机、特种飞机，传统的测量方法已无法满足其精度要求，数字化集成的测量技术得到快速的发展和应用，尤其是采用数字化测量系统与自动调姿控制系统组合的方式，不仅可以克服测量范围大、测量次数多而精度低的矛盾，还可以快速获得测量结果，不仅加快了工作效率，还大大提高了飞机对接精度及装配质量。国外飞机制造企业已经普遍采用基于数字化测量设备进行质量控制，如：波音、空客、庞巴迪等公司，均开发了相应的测量数据分析系统，建立了较完整的数字化测量技术体系及相应的检测技术规范，大大提高了检测速度和准确性。
2.2数字化测量技术在装配中的应用
飞机的装配过程大致可以分为以下几个阶段，从最初的产品设计、工艺方案的确定、工艺准备、大部件生产、大部件对接装配和全机总装等过程。
许多飞机，在部件装配过程中，大量采用数字化滑轨爬行机器人自动钻铆技术，装配夹持工装和钻铆设备从结构和功能上集成一体，而且自动化程度越来越高，形成大规模的飞机部件数字化自动钻铆装配生产线；在总装过程中，采用柔性数字化装配系统，集成工装和测量系统，实现飞机姿态调整和测量系统的融合，飞机的数字化装配大幅减少了飞机装配所需的工装数量和种类，如AG600飞机总装型架，采用柔性支撑定位系统工装，是飞机数字化装配系统的典型代表，通过在飞机机身上设置测量点，通过激光跟踪仪测量这些测量接头位置信息，转化到飞机坐标系下进行比较分析，从而实现对飞机各部段对接时的状态调整。此数字化柔性调节工装大大减少协调标准工装、定位工装、测量工装、检测工装的数量。
2.3三维激光扫描测量系统
三维激光扫描测量是通过对确定的目标局部性或者整体性扫描，从而获取飞机制造以装配过程中各种零件的参数，同时可以将扫描之后的数据反馈到计算机系统上，飞机制造部门以及装配部门可以根据反馈回来的数据对飞机零件制造以及装配进度进行了解。若三维激光扫描测量仪器反馈回来的结果实施调整，更正错误的制造以及装配方案。该系统的优势在于实现了非接触性坐标测量，在施工人员无法进入施工现场的情况下，可以通过此测量方式得到精准的数据和信息。飞机制造和装配工程是一项较为复杂的工程，制造和装配工程耗时较长，需要众多的人员协同努力才能够掌握飞机制造以及装配工程中的数据情况。这种测量方式已经无法满足飞机制造行业的发展需求，三维激光扫描测量技术在应用的过程中不仅可以提升测量的准确性，同时节省了时间成本。
2.4动、静协同测量
飞机装配过程中，采用数字化自动装备完成零/部件的自动姿态调整和对接，整个工艺流程要求零/部件按预定轨迹运动，运动完成后进行精确定位，需要采用动态监控系统跟踪运动轨迹，采用高精度的静态测量设备完成精确定位。活动部件检测，如舵面、活动舱门和起落架等，可采用动态监控技术实时测量其空间位置和角度，为现场装配提供数据支持，提高装配精度和效率，装配完成后采用静态测量设备完成活动部件间、活动部件与机体间的相对位置关系检测，评价装配质量。通过在末端执行器上设置多个标识点，动、静协同测量还可以为自动加工设备提供外闭环反馈，可实时检测末端执行器的空间位姿，提高自动加工设备的精度。动态监测技术一般采用多个摄像机组成测量系统，或采用室内GPS，通过监控预置在待测零/部件上的标识点或接收器，快速解算运动零/部件的运动轨迹。静态监控技术多采用激光跟踪仪或激光雷达，二者是目前装配现场精度较高的技术手段，可实现零/部件的高精度测量。
3数字化测量技术的应用前景
数字化测量技术在飞机制造以及装配领域中的应用，提升了飞机制造以及装备的效率，并且在一定程度上降低了飞机制造企业的开支，提升了飞机制造企业的经济效益。目前国内各个飞机制造单位纷纷引进数字化测量设备以及先进的测量技术，旨在提升飞机制造以及装配过程中的施工效率[4]。但是不可否认的是国内数字化测量技术仍处于摸索前进的阶段，缺乏在丰富的实践经验。在飞机制造以及装备环节中的应用还不够深入。在现有的应用案例当中可以明确的了解到数字化技术对飞机装配中的重要作用，如何将该项技术更加深入的运用于飞机装配工程项目中成为业内人士主要的研究方向。飞机装配过程中，首先需要做的是利用工装定位四个加强框，然后以此为基础装配其余辅助性的零件。数字化测量技术的应用可以帮助飞机装配施工人员对辅助性零件的精准度进行测量，提升装配效率。基于此，在实际的飞机制造以及装配的过程中，数字化测量技术是保证装配效率以及效果的最后一道屏障，飞机装配以及制造完成后的产品检验都需要借助该技术得以实现。由此可见，数字化检测技术以及检测系统在国内飞机制造以及装配中深入的应用是飞机生产制造行业发展的必然趋势，该技术在此领域当中具有广阔的发展前景。当前社会中已有越来越多的业内人士致力于该技术的深入研究，该技术将成为推动飞机制造行业发展的核心动力。
结语
数字化测量设备的应用改变了传统的工装调装方式，实现了调装过程的数字化、便捷化与可视化。通过对基于数字化测量的柔性工装调装技术的研究，着重分析了调装的关键性技术，制定了调装的具体方案，保证了柔性工装的重复定位精度。目前，国内柔性工装调装技术已经取得明显进步，但调装效率和精度仍和国际先进水平有较大差距，需要进一步的研究提高调装能力，以保证飞机装配的准确性。
参考文献
[1]林雪竹.大飞机数字化水平测量系统及关键技术研究[D].长春:长春理工大学,2011.