增强现实辅助的航空航天产品智能装配技术研究进展

增强现实(Augmented reality,AR)可将可视化装配工艺指令叠加在作业现场,增强操作人员感知信息的能力,对提高航空航天等复杂产品装配质量和装配效率、减少操作人员认知负荷具有积极作用。本文首先对现有AR装配中的跟踪注册、人机交互和显示等关键技术进行梳理,然后基于装配工艺指令呈现方式不同,分别从头戴式、手持式和投影式3个视角下对现有航空航天产品的AR装配研究及应用现状进行系统综述,并讨论人工智能技术对AR装配的赋能作用,最后总结现有AR装配技术存在的挑战和未来发展趋势,旨在为航空航天等复杂产品智能化装配研究和工程应用提供参考和借鉴。

面向飞机运维的测试与计量数字化构想

介绍了数字化浪潮下国内外航空维修企业推进数字化转型的现状与成果,分析了飞机运维中的测试与计量业务要素及其组织,围绕“在保证安全的前提下实现维修工作提质增效”的目标,提出了测试与计量业务的数字化构建方法,包括资源数字化、数据数字化、流程数字化、签署数字化,并对预期效果进行了探讨,为建立民航维修领域统一的数字化标准提供了思路。

提高微腔孤子光频梳泵浦能量转换效率技术研究进展

分析了孤子微梳泵浦能量转换效率低的原因,介绍了目前已提出的几种提高孤子微梳泵浦光能量转换效率的技术方案,包括激发孤子晶体光梳利用多孤子结构、正常-反常色散双腔耦合泵浦光循环存储结构、微腔-光纤/波导环泵浦光反馈耦合干涉结构、主-副微环腔耦合超模谐振峰劈裂结构等,并分析了这些方案的优缺点。在此基础上,给出了本课题组对反馈耦合腔的优化设计,仿真模拟结果显示,单孤子微梳的泵浦光转换效率可超过25%。最后,对孤子微梳的低能耗产生方案作出总结和展望,为微腔孤子光频梳泵浦能量转换效率提高技术的发展与应用提供理论参考。

基于数字图像相关法的应变场测量系统校准技术研究综述

介绍了基于数字图像相关法(Digital Image Correlation,DIC)的应变场测量系统的原理、应用场合及发展现状,阐述了对该系统进行校准的必要性。介绍了四点弯曲校准法、单轴拉伸校准法、垂直加载校准法、散斑变换校准法等具有代表性的DIC应变场测量系统校准方法的原理,从校准维度、校准范围、装置成本、装置复杂性、计量溯源性、测量不确定度等方面对比分析了各校准方法的优势与不足,指出可通过改进传感器性能、优化测量光路、提升散斑质量等手段提升校准准确性。展望了基于DIC的应变场测量系统校准技术的发展方向,指出未来应针对大变形场的可靠产生与复现、散斑图样的三维立体化、多种校准数据的有机融合等开展研究,以进一步拓展应变场校准范围并降低测量不确定度。

高温环境下的传声器校准技术研究

为确保航空发动机高温环境下噪声测量的准确性,并提供准确溯源证明,文章开展高温环境下传声器校准技术研究,基于电阻丝加热和谐振原理建立高温环境下传声器校准装置,通过比较法对被校传声器开展溯源研究。试验结果表明:该方法在声源频率250 Hz高温环境下,灵敏度校准偏差值较小且重复性良好,可以有效实现高温环境下传声器的校准,弥补了目前高温环境下传声器无法溯源的缺陷,为航空发动机噪声测量提供可靠的计量保障。

军用航空型号产品专用测试设备全过程计量保证研究

军用航空型号产品专用测试设备作为型号研制试验过程非通用测试设备,需要辅以对应的计量保证工作,以确保专用测试设备的研制配套与型号研制相同步,保证专用测试设备试验数据准确可靠、真实可信。本文着眼于军用航空型号产品专用测试设备研制配套全过程,准确把握型号专用测试设备计量保证工作特点,以“融入型号,强化过程,重点把控”为指导原则,系统地梳理了军用航空型号产品专用测试设备研制配套全过程计量保证关键任务,并提出了进一步做实型号专用测试设备计量保证工作的合理化建议。

高冲击试验测试装置及校准技术研究

研制出Hopkinson杆(霍普金森杆)高冲击加载装置,搭建起高冲击测试校准系统,基于LabVIEW和Matlab软件开发环境,编写系统控制程序,数据分析与处理程序,以高冲击MEMS加速度传感器为被测对象,开展冲击测试与校准技术研究,解算出传感器冲击灵敏度和频率响应指标。试验结果表明:利用该试验测试装置对冲击传感器进行测试校准,满足传感器主要静态指标测试要求;对传感器频响指标进行测试校准,得到传感器幅频特性和相频特性曲线,满足传感器动态特性测试要求。该Hopkinson杆冲击试验测试校准装置及测控系统能够实现冲击加速度传感器主要静态特性和动态特特指标的测试校准要求,平均灵敏度为0.657548μV/g,不确定度优于4%,幅值线性度偏差≤±5%的工作频带为12.5 kHz。本研究对高冲击试验测试的应用提供一定借鉴和参考。

航空发动机温升燃烧效率校准方法研究

燃烧效率是航空发动机的关键气动性能参数,其准确获取对提高航空发动机性能、节省燃油、减少排放及匹配燃烧室总体性能等都具有重要意义。针对航空发动机温升燃烧效率的准确获取问题,设计了高准确度的进口参考温度传感器、出口参考温度传感器和媒介温度传感器,将出口参考温度传感器与媒介温度传感器相结合,提出并使用测点修正因子,实现了航空发动机温升燃烧效率现场校准。结果表明:所采用的温升燃烧效率校准方法合理、结果可信,参考温度传感器所得温升燃烧效率与燃气分析燃烧效率的相对偏差为0.3%~2.1%。

计量性是复杂工业产品技术状态控制及大数据管理的基石

以质量控制观念及大数据管理为视角,阐述了计量性的概念、意义和价值,指出了计量性实质上就是产品状态参量的可激励性、可控制性和可观测性。按照技术目标与能力要求,将计量性划分为5个不同的技术等级,以贯穿从产品的设计制造到使用维护的全寿命过程。讨论了计量性对提升产品成熟度的作用。

基于结构光的飞机蒙皮对缝自主测量跟踪技术

针对飞机蒙皮对缝间隙和阶差的自动化测量问题,以线结构光视觉检测技术为基础,研究了蒙皮对缝自主测量跟踪方法。将传统的基于图像形态学的处理方法和光流法结合,实现了对蒙皮对缝特征的实时跟踪,从而确定间隙和阶差的测量位置。通过实测数据对手眼标定参数进行修正,提高了对缝跟踪的精度。结果表明,当跟踪速度为7 mm/s时,对缝跟踪的位置精度大于0.500 mm,对缝跟踪的姿态精度大于0.5°,跟踪系统具有较好的准确性和稳定性,能够满足飞机蒙皮对缝跟踪的要求。

涡轮流量计时间常数校准技术研究

为了校准涡轮流量计的时间常数,建立液体阶跃流量试验装置,该装置利用螺杆泵输送流体形成平台流量,采用内啮合齿轮泵输送流体形成阶跃流量分量,通过控制高速电磁阀的开启与关闭实现阶跃流量分量与平台流量的叠加,最终产生阶跃流量。利用皮托管对阶跃流量产生时间进行评估,结果表明阶跃流量上升时间小于9 ms。在不同阶跃工况下对涡轮流量计开展时间常数校准试验,结果表明:涡轮流量计时间常数并非固定值,且受平台流量影响较大,具有随前平台流量增大而减小的趋势,受阶跃流量幅度影响较小;在小流量范围内,实际测量得到的动态流量系数与理论模型推导得到的动态流量系数偏差较大,而在大流量范围内二者较为吻合。最后对时间常数校准结果进行了不确定度评估,最大扩展不确定度约为10 ms(k=2)。研究成果有助于评估流量计动态特性,有望提高非稳态流量测量的准确度。

浅谈航空发动机叶片几何参数测试计量保障体系

对航空发动机叶片几何参数进行了定义和分类,基于叶片几何参数精密测量的重要性、型面参数测量的复杂性和叶片几何参数测量评价的现状,详细介绍了航空发动机叶片几何参数测试计量保障体系构建的需求,提出建立覆盖航空发动机叶片几何参数的测试计量保障体系,并对该体系的内涵和架构思路进行了阐述,为航空发动机装备叶片零部件数字化设计制造、一体化协同工作平台的建设提供技术支撑。

融入军用飞机研制设计流程的计量保证技术研究

为保障自主研制军用飞机技战指标及其配套产品关键性能参数单位统一、量值准确可靠,在完成基于量值溯源体系的传统计量保证工作的基础上,应推动计量需求融入设计流程。型号计量保证应在方案设计阶段做好顶层设计和规划,紧密把握各研制阶段特点和工作重点匹配计量资源。实现计量保证工作全面融入到研制全过程中具体实施,建立与研制工作同步的计量保障能力。

计量量子化、数字化变革下的国内外计量技术发展趋势

美欧发达国家高度重视计量技术发展,将量子、数智等前瞻性、基础性计量技术纳入国家发展战略,抢占科技制高点。近年来,中国在原子频标、冷原子重力计等计量领域取得了突破,已进入国际计量先进国家行列。随着国际计量的量子化、数字化变革,计量不断加速向量子化演进、量传方式逐渐向数智化转型、计量保障技术更加向实战化发展趋势凸显。通过搜集、整理国内外大量计量量子化、数智化和实战化等相关技术文献资料,归纳并分析了计量技术发展趋势,可为计量测试技术发展提供借鉴。

大型结构件数控加工在位计量检测技术研究

在位计量检测以加工机床为硬件载体,实现加工、测量一体化,对提高产品质量和生产效率有重要意义。介绍了数控加工在位计量检测系统的组成与方案的实现过程,对系统的性能进行了现场试验,结果表明大型结构件数控加工在位计量检测系统可对大型数控加工零件工艺过程中的尺寸和形位误差进行准确在位测量,大大缩短了大型数控加工件的定位时间,有效提高了一次装夹加工的效率和合格率,避免了工件的二次装夹,降低了生产成本,为数字化装配提供有力保证。

民机变频交流电源供电特性测试系统校准技术研究

概述了民用飞机电源系统发展趋势,针对变频交流电源系统,结合国内外研究现状,阐述了民机变频交流电源供电特性测试系统校准技术研究的意义。依据变频交流电源供电特性测试系统的技术要求,研究了校准方法并编写了校准规范;基于直接数字频率合成(DDFS)、直接数字波形合成(DDWS)、宽带信号放大和滤波等技术,研制了变频交流电源供电特性校准信号源;依据校准方法中的工作流程及信号设置,编制了校准程序,形成了自动化的校准系统。最后,将上述校准系统应用于多个主机厂、所的电源试验系统,完成了现场试验验证。通过上述研究过程,建立了完善的民机电源供电特性测试系统校准能力,为未来民机电网特性和用电设备供电适应性领域的研究奠定了坚实基础。

航空发动机叶片粗糙度测量方法研究

航空发动机叶片表面弯扭大,加工过程中难以保证表面粗糙度一致。针对现阶段粗糙度测量方法在测量叶片时缺少测量位置和方向的定义,导致测得的粗糙度值无法判定叶片粗糙度合格性的问题,开展了叶片粗糙度测量方法研究。基于叶片实测截面数据,利用坐标测量机上搭载的粗糙度测头,通过对不同类型的叶片进行多位置多方向的粗糙度测量实验,分析不同位置、不同方向的粗糙度测量结果差异,得到了叶片粗糙度测量方法。本方法将叶片粗糙度与叶片型面相关联,解决了叶片粗糙度的测量位置和测量方向缺乏规范的问题。研究结果对准确、有效、规范地评估叶片表面质量的合格性具有重要意义。

轮式机器人环境建图计量评价方法研究

针对移动机器人环境建图计量评价指标缺失和评价技术不完善的问题,本文以轮式机器人和FastSlam建图算法为研究对象,通过构造实物场景和标准数字地图,提取准确、有效、可靠的环境地图评价指标,全方位对激光雷达和其建图结果进行计量评价。本方法提出全局特征参数和局部特征参数等多种评价指标,为移动机器人环境建图质量和环境建图算法优越性的合理评价提供支撑。

多自由度压电纳米定位平台控制技术研究现状

介绍了压电驱动的工作原理、压电材料的非线性特性以及压电定位平台的直接驱动方式,分别阐述了串联、并联和串并联三种驱动方案的多自由度压电定位平台的结构设计以及解耦优化方式。重点分析了多自由度纳米压电定位平台控制系统需要解决的压电驱动器的非线性特性、交叉耦合等问题,提出应根据多自由度压电定位平台不同的结构和运动形式选定合适的控制策略。最后总结了适用于多自由度压电定位平台的控制算法,有助于研究者了解压电纳米定位平台领域的最新进展,为压电纳米定位平台控制技术研究提供借鉴。

基于差频产生的中红外飞秒激光技术研究

针对国内中红外激光光源光谱范围小、脉冲宽度宽等问题,开展了基于差频(DFG)产生的中红外飞秒激光技术研究。差频产生的中红外飞秒激光具有光谱范围宽、脉宽窄等优势。研究了差频技术中选用不同的非线性晶体对产生的中红外激光的影响,在此基础上搭建了一套基于差频技术的、利用PPLN晶体产生的中红外激光的产生系统,利用光栅对压缩脉宽,实现飞秒激光输出。最终获得了波长范围在2.9~4.7μm的中红外飞秒激光,在中心波长3.2μm处获得了最高10.46 mW的输出光平均功率。研究结果为中红外激光光谱测量技术在大气监测、燃烧场组分探测等的应用提供了参考。