基于数字孪生的飞机装配激光跟踪仪站位优化研究

由于飞机部件尺寸大,装配现场工装分布复杂,导致激光跟踪仪通视不佳,在引导装配或下架检验时需要反复调整激光跟踪仪站位,严重影响了测量稳定性及效率。为解决此问题,提出基于数字孪生的飞机装配激光跟踪仪站位优化方法。建立了面向飞机装配的激光跟踪仪测量约束模型,构建了基于飞机装配现场要素精准仿真的数字孪生系统,完成了对激光跟踪仪布站位置的优化,最后通过对数字孪生系统中激光跟踪仪的测量仿真,验证了遗传算法求解激光跟踪仪最佳站位的可行性。研究结果表明,优化后激光跟踪仪对测量点的覆盖率提高了110%,测量点的重合率由11.7%提高到55.5%,激光跟踪仪对测量点的覆盖率和测量点的重合率均有显著提升。

OTP分布方式及其公差分配对测量精度的影响

针对激光跟踪仪在飞机装配工装制造过程中测量精度不稳定的问题,阐述了工装调装测量时OTP的分布方式及其公差分配对接头定位件调装精度的影响。通过分析接头定位件调装时可能产生的轴向偏差和径向偏差,揭示两者产生的根本原因和影响因素。结果表明,OTP的分布方式、测量顺序、设计公差和被测接头定位面的加工公差均会影响被测接头的调装精度。当OTP双侧分布时,被测接头加工公差的取值会放大或缩小OTP的测量公差带,导致后测点的可调公差超出设计公差的有效范围,从而影响接头定位件在工装中的位置精度。

激光跟踪仪在飞机装配工装制造中的应用

介绍了目前飞机装配工装制造中具有代 表性的计算机辅助测量系统设备--激光跟踪仪的工 作原理及功能,并结合实例介绍了激光跟踪仪的应用。

激光跟踪测量系统在飞机型面测量中的应用

最新一代激光跟踪仪AT901-LR具有测量精度高、实时快速、动态测量、可快速扫描等特点。通过对激光跟踪仪测量系统功用及原理的分析,结合飞机装配工装的结构特点,重点对装配工装数字化安装工艺技术进行研究,摸索和总结了测量安装工艺方法的规律和特点,设计了型面测量的方案,为进一步深入研究和推广应用飞机数字化安装工艺技术打下良好的基础。

基于Python的激光跟踪仪设站优化系统的开发

采用Python语言结合DAKOTA优化平台的方案,按照面向对象的编程思想,成功地开发了激光跟踪仪设站优化系统。实现了在使用激光跟踪仪对飞机装配型架测量安装前,预先对设站位置优化,找出最佳设站位置。从而避免因设站位置不佳而造成不必要的转站,提高了测量安装精度。

工装数字化测量安装技术研究

以基于激光跟踪仪的工装数字化测量安装技术为研究对象,以控制和减少工装制造安装中测量误差为目的,通过对激光跟踪仪测量系统工作原理分析,结合工装的结构特点,分析了激光跟踪仪测量系统的误差构成,找出了控制和减少测量误差的方法和途径;探索了一种光学测量点的数字化设置方法,定位面外轮廓向内偏置生成偏置内轮廓,并利用编程技术进行寻优计算,获得光学工具点的合理位置,以光学测量点和激光跟踪头之间连线检测激光光束是否受到阻挡,并基于CATIA二次开发技术,完成了测量点合理设置系统的开发。

基于机器人建模的航空装配测控仿真分析方法

在航空飞机数字化装配过程中,需要对装配环境中的运动调姿机构的运动能力和靶标测量机构的测量能力进行仿真,以确保调姿机构实现给定运动空间的灵活调姿及测量机构实现对目标测量点的无遮挡、高精度测量,从而测控结合完成装配。而航空领域常用的仿真平台如DELMIA、CATIA和SA等,目前无法实现结合设备位置规划、运动控制评估和测量场分析的综合仿真。为了在同一体系下实现航空装配数字化测控系统的综合仿真,该文提出一种基于机器人建模的航空装配测控仿真分析方法。将数字化装配环境中的零部件及工装、调姿机构、测量机构、环境干扰物体等关键要素在机器人仿真平台中分别建模为不同的机器人,进而按照装配需求编写控制程序,使系统按照需求控制各个机器人联合运动执行仿真分析,以完成测控算法验证,并可进一步设置动态优化问题对测调参数、测量设备站位等现有仿真平台难仿信息进行优化。以高遮挡环境下的多个激光跟踪仪对大量测量点的联合测量可达性仿真分析和多激光跟踪仪站位仿真规划为例,阐述了测量机构的机器人建模方法、仿真系统的搭建方法、仿真激光测量系统的原理和站位规划的实施方式,验证了所提方法的可行性。该方法简单、高效,当环境改变时可快速重规划。