马元杰
中航西安飞机工业集团股份有限公司 陕西西安 710089
摘 要：随着航空制造业的不断发展，飞机制造技术得到了突飞猛进的进步，飞机装配部件的外形、尺寸、曲面等方面都会对飞机的制造水平产生极大程度的影响，这就需要实现飞机大部件装配数字化测量场构建技术的支持，才能够保证各项参数测量的精准性。对此，文章针对飞机大部件装配数字化测量场构建技术进行了研究。
关键词：飞机大部件装配；数字化测量；构建技术；研究
引 言：
结构装配是飞机制造过程的重要阶段之一，工作量大且协调关系复杂。随着时代的不断发展，对于飞机的安全性、高效性、经济性以及使用寿命等方面要求也越来越高，这就使得在结构装配技术方面的要求必须不断提高，主要体现在在飞机装配质量、装配精度、装配效率等方面，在具体实施过程中，还需要具有更加良好的柔性化特点。因此，有必要针对结构装配测量场在自动构建以及检测修正技术方面展开深入的研究，这对于飞机数字化装配测量方面能力的提升具有重要意义。
1.国内外关于飞机大部件装配数字化测量场的研究现状
1.1国外在飞机大部件装配数字化测量场领域的研究
在数字化技术的不断推进下，使得数字化的测量仪器在测量精度及测量范围上取得了很大的提升。上个世纪90年代起在国际上就出现了众多数字化测量设备，其中局域GPS、激光跟踪仪以及激光雷达等设备最具代表性，在国外的航空制造领域有着广泛的应用。国外飞机装配领域综合性的对数字化测量、信息化管理、数控自动定位以及自动对接等众多先进性的技术进行了应用，促使飞机大部件装配环节不断朝向自动化、数字化以及柔性化等方向发展，不仅能提高飞机生产质量及装配效率，还能减少装配工装数量，降低了成本，这与飞机制造实现数字化发展中的各项要求相适应。
1.2国内飞机大部件装配数字化测量场领域的研究现状
为了使数字化测量及装配技术在飞机装配方面的应用不断提升，并有效地缩短产周期，国内相关企业及科研院所纷纷加大了研究力度，并且取得了一定的成果。如，在民用飞机装配技术中，深入的对激光跟踪仪、室内GPS以及激光雷达等技术进行了研究，开发了大型飞机柔性装配系统，并将其应用于飞机翼身的对接之中。再比如，通过激光跟踪仪的利用，使得飞机结构实现了精准化对接；通过对室内GPS技术的应用，使得飞机的水平测量工作能够快速、高效的完成。
由此可见，数字化测量设备充分应用之后，能够在一定程度上提高飞机装配质量。但是却依然存在一些问题，当前阶段国内的数字化测量设备依然存在各种不足，在使用功能上较为单一，一般采用的是人工手动引光测量方式，这使得人为因素对测量结果的影响较大，测量效率不高。测量场不统一，测量数据不能有效地传递，各个阶段的测量结果无法有效地进行比对，这就使得飞机装配的过程中难以获得统一化的测量基准。
2.飞机大部件装配数字化测量场构建系统技术研究
2.1飞机大部件装配数字化测量场构建系统开发工具的选择
由于计算机技术的快速发展，在软件开发有更多种类的开发语言及环境，并且各有特点。因此，在对开发工具进行选择时，通常会对用户需求、使用环境、设计模式、结构体系以及使用对象等众多因素展开研究。比如Visual C++开发环境，它在实际使用中不仅具有非常强大的C++编译器的功能，还具有自由访问操作系统、硬件资源等。在飞机大部件数字化装配测量场的构建中，通常会选用Visual C++软件作为相应的开发工具，需要对以下的开发环境和组件进行应用：⑴Open CASCADE几何造型及可视化仿真组件：这款组件属于三维CAD建模类型的开源平台，在传输接口上实现了开发飞机部件三维模型IGES、STEP 等技术的通用格式，进而能使飞机装配数字化测量场系统的构建实现可视化动态仿真。⑵Microsoft Access数据库：这款管理系统属于一种关系型数据库管理系统，能有效地使数据库引擎之中的图形用户界面结合于软件开发工具之中。⑶Leica 应用程序编程接口：这种应用程序编程接口当中的激光跟踪测量系统，提供了相应的应用程序编程接口（API），并转化成为TPI，使用者在实际使用的时候能够与自己的实际需求相结合，来实现对激光跟踪仪测量控制软件的开发。
2.2飞机大部件装配数字化测量场构建系统软件的结构
飞机大部件装配数字化测量场软件构建时需要与数字化装配系统的相关设计方案相结合，通过数字化测量场来实现相关软件的构建，实现与装配控制软件之间的相互协调。数字化测量场构建系统软件在具体实施设计的时候，主要采用的设计方法为模块化设计，主要包括以下模块：⑴工程管理模块：该模块主要是针对测量任务而设计的，负责对该文件的新建、打开、保存以及关闭等各项功能。⑵硬件通信模块：硬件通信模块主要用于建立激光跟踪仪与装配控制软件之间的通信连接任务，将飞机部件位姿参数、运动控制的相关命令以及接收定位器的具体位置等方面的信息进行反馈。⑶激光跟踪仪模块：这个模块的主要任务就是将激光跟踪仪的初始化、回巢、参数设置以及精度补偿等功能在正常使用状况下完成相关的必要操作。⑷测量模块：这一模块的主要任务就是实现基准点坐标测量任务，为构建测量场、基准点检测以及大部件调资对接提供数据支持。常用的测量方法主要有手动测量和自动测量。⑸测量场构建模块：这一模块主要用于实现粗差探测、基准点标定、基准点坐标修正和坐标系转换参数求解等功能。需要与基准点的相关理论坐标及测量坐标相结合开展相应的粗差探测环节，并能够对相关基准点的粗差情况进行判断，对那些含有粗差的基准点多次进行标定以及坐标修正。⑹可视化仿真模块：这一模块能够实现虚拟测量场景的构建，进而实现数字化测量过程和部件对接的模拟仿真，将关键数据在操作界面实时进行显示，以指导操作人员准确操作。⑺数据处理模块：这一模块的主要功能就是实现对大量数值计算，进而实现对装配过程中需要用到的各类数据进行有效维护与传输。
结束语：
总之，随着数字化测量场构建系统的持续发展，使得数字化测量场构建系统当中需要用到的相关开发工具、软件系统架构等方面都能够得到应用验证。充分证明了系统自身具有较高的可靠性，在飞机大部件装配的过程中，能够使装配精度及装配效率得到提升。
参考文献：
[1]陈磊. 数字化测量辅助的飞机翼身对接装配协调技术研究[D].南京航空航天大学,2018.
[2]赵乐乐. 飞机大部件装配数字化测量场构建技术研究[D].南京航空航天大学,2013.