大型飛機裝配中的數字化測量系統分析和研究

　　國外裝配技術的發展非常迅速，采用先進數字化技術來實現其精準裝配，大量使用了數字化定義模型和光學測量定位技術、設備。國內飛機制造和裝配方面還較薄弱，主要是因為在很高裝配精度要求下沒有系統的研究和運用，沒有形成一套完整的體系。因此本文將詳細論述大型飛機數字化裝配中的數字化測量系統（Digital Measurement System，DMS）。

　　數字化測量系統的特點與原理

　　數字化測量系統是利用數字化設備和技術，以計算機控制來完成自動、快速、精準的測量目的、任務和工作的一套組織體系。其作用和優勢主要包括以下幾點：

　　（1）具有可進行大型測量工作的能力。這對于當今飛機、宇宙飛船、運載火箭等飛行器的尺寸在不斷增大的狀況，更有價值。

　　（2）雖然DMS比較復雜、成本較高，但是其使用生命周期長，長期運用在高成本的飛行器制造業中，從整個周期成本算來，其成本反而得到極大的節省。

　　（3）能夠簡化工裝，使之具有更強的通用性和柔性。如應用激光跟蹤儀實現無定位件裝配方案。

　　（4）能夠完成更加復雜的形位測量任務。其動態實時測量能力可以完成多目標點位置數據的同時反饋與控制。

　　DMS采用的數字化測量設備有激光跟蹤儀、攝影測量儀、雷達掃描儀和iGPS等。它們的測量原理都是通過控制被測物體的6個自由度來確定其空間位姿的。在裝配設計和制造過程中，在產品或工裝的主要平面上預先設計出3個光學工具點（Optical Tooling Points，OTP），并給出該產品或工裝在正確位置上時這3點的理論坐標值，再由數字測量設備測量這3點，并通過計算機計算出各點的實際坐標值。由于實際值和理論值之間存在誤差，適當調整裝配對象的位置使測量實際值逐漸逼近理論值，當每個點的實際坐標值達到設計給定的理論坐標值的公差范圍內時，即確定了產品或工裝在裝配中的空間正確位置。

　　數字化測量系統工作時還需堅持4個原則，即3-2-1原則、自由度分離原則、公差分配原則和主要平面選取原則。

　　DMS將計算機、數字化測量設備和其他各種軟硬件，以及數字化測量手段融為一體，共同工作完成裝配任務。其在裝配中的應用原理如圖1所示。從該工作流程框架圖中可以看到，DMS大致包含三大塊內容：