大尺寸测量技术在航空制造业中的应用及关键技术

更新时间:2024-03-28 03:37:12 阅读: 评论:0

2024年3月28日发(作者:栀子花的味道)

大尺寸测量技术在航空制造业中的应用及关键技术

大尺寸测量技术在航空制造业中的应用

及关键技术

摘要:本文主要探讨了大尺寸测量技术在航空制造业中的应用及相关关键技

术。首先介绍了航空制造业对大尺寸测量的需求和挑战,包括飞机结构的复杂性

和多样性,以及精度要求的高度。接着介绍了常用的大尺寸测量技术,如三维激

光扫描、光学测量和接触测量等,以及它们的优缺点。随后,详细讨论了大尺寸

测量中的几个关键技术,包括坐标系建立与转换、数据配准与融合,以及误差修

正与补偿等。最后,总结了大尺寸测量技术在航空制造业中的应用效果,并展望

了未来的发展方向。

关键词:大尺寸测量技术;航空制造业;应用;关键技术

引言:

航空制造业作为高精度和高可靠性要求的行业,对于大尺寸测量技术的需求

越来越迫切。在飞机结构的设计、制造和维护过程中,对复杂结构件的精确测量

是确保其性能和安全性的关键。然而,由于飞机结构的复杂性和多样性,传统的

测量方法已无法满足精度和效率的要求。因此,大尺寸测量技术应运而生,并迅

速应用于航空制造行业中。本文将重点介绍大尺寸测量技术在航空制造业中的应

用,并探讨其中的关键技术,旨在为航空制造业提供更准确、高效的测量解决方

案,推动行业的发展和创新。

1 航空制造业对大尺寸测量特殊的需求和面临的挑战

1.1 复杂结构件测量需求

航空器的结构件通常具有复杂的几何形状和大尺寸尺寸,如机翼、机身等。

这些结构件的精确测量对于确保航空器性能和安全至关重要。例如,机翼的形状

必须符合设计要求,以保证飞行稳定性和气动特性。因此,航空制造业需要大尺

寸测量技术来获取精确的结构件几何信息。

1.2 高精度要求

航空器的制造和装配对精度要求非常高。由于航空器在飞行中会受到不同的

载荷和温度变化的影响,结构件的尺寸和位置需要在非常严格的公差范围内控制。

因此,大尺寸测量技术需要具备高精度和可靠性,以满足航空制造业对精密尺寸

测量的需求。

1.3 多样性和变化性

航空器的结构件通常具有多样性和变化性,不同型号的飞机可能有不同的结

构和尺寸要求。这就要求大尺寸测量技术具备灵活性和适应性,能够适应不同结

构件的测量需求,并快速适应不同飞机型号的制造和维护需求。

1.4 生产效率与周期压力

航空制造业对生产效率和周期时间有着严格的要求。大尺寸测量涉及到复杂

的结构件几何信息获取和数据处理,如果测量过程冗长、复杂,将会对生产效率

造成负面影响。因此,航空制造业需要大尺寸测量技术能够提供高效、快速的测

量解决方案,以满足生产的要求。

2 常用的大尺寸测量技术

2.1 三维激光扫描

三维激光扫描技术是通过使用激光束扫描目标物体表面,通过测量激光束的

反射或散射来获取物体表面的三维坐标信息。它可以快速获取大范围的尺寸和形

状信息,非常适用于复杂曲面的测量。

优点:

(1)非接触式测量,不会对目标物体造成损伤或变形。

(2)能够快速获取大面积的数据,高效率。

(3)可以实现高精度的测量,适用于精细表面的检测。

缺点:

(1)对于漫反射、透明或高度反射性的表面,可能会存在测量困难。

(2)需要较高的设备投资和专业技术支持。

(3)在较远距离上的精度可能会受到干扰和误差的影响。

2.2 光学测量

光学测量技术利用光学原理,通过测量光的传播或反射特性来获取目标物体

的形状和尺寸信息。常见的光学测量技术包括投影测量、相位测量、干涉测量等。

优点:

(1)非接触式测量,不会对目标物体造成损伤或变形。

(2)可以快速获取精确的尺寸和形状信息。

(3)适用于复杂曲面和几何形状的测量。

缺点:

(1)对于光学特性不好的表面,如反射性差或透明性好的材料,可能会存

在测量困难。

(2)需要较高的设备投资和专业技术支持。

(3)在遮挡或干扰物存在的情况下,可能会影响测量的准确性。

2.3 接触测量

接触测量技术是通过接触式测量头或传感器与目标物体表面直接接触,通过

测量接触力、变形或位移来获取目标物体的尺寸信息。常见的接触测量技术包括

坐标测量机、测头探针等。

优点:

(1)可以适用于大多数材料和表面状态。

(2)可以实现高精度的测量,适用于精细结构的测量。

(3)易于获取测量结果的直观反馈。

缺点:

(1)接触测量可能会对目标物体造成微小的变形或损伤。

(2)在大尺寸范围内进行测量时,可能需要多次移动测量设备,导致时间

成本较高。

(3)在曲面测量中,需要进行多点或多次触点测量以获取完整的曲面信息。

3 大尺寸测量中的几个关键技术

3.1 坐标系建立与转换

在大尺寸测量中,建立正确的坐标系对于测量结果的准确性至关重要。坐标

系建立涉及确定测量起点和测量参考对象,并建立相应的坐标系。同时,由于大

尺寸测量通常涉及多个测量设备或方法的组合,需要进行坐标系之间的转换,确

保数据可以在不同坐标系之间进行比对和分析。

3.2 数据配准与融合

大尺寸测量通常会涉及多次测量和多个测量设备的数据,因此需要进行数据

配准和融合,将不同测量数据对应起来,以获得完整的目标物体的几何信息。数

据配准可以通过特征点匹配、标定板或球体等方法进行,然后使用配准算法将不

同数据进行对齐和融合,以获得一致的坐标系和完整的目标物体表面数据。

3.3 误差修正与补偿

大尺寸测量存在各种误差来源,如仪器误差、环境影响、材料变形等。因此,

需要进行误差修正和补偿,以消除或减小误差对测量结果的影响。误差修正可以

通过校正系数、误差模型或逆解算等方法进行,从而提高测量结果的精度和可靠

性。此外,针对特定误差源,还可以采取相应的措施来控制或消除误差,例如环

境控制、使用补偿装置等。

4 大尺寸测量技术在航空制造业中的应用效果

4.1 提高生产效率

大尺寸测量技术可以实现快速且准确的测量,大大缩短了测量时间,提高了

生产效率。航空制造业通常需要对大尺寸结构件进行多次测量和装配调整,传统

的测量方法需要耗费大量的时间和人力。而大尺寸测量技术能够通过自动化和快

速数据捕捉,实现快速测量和快速反馈,从而更好地满足航空制造业的生产周期

和紧迫性要求。

4.2 提高产品质量

航空器的结构件对于精度和质量的要求非常高。大尺寸测量技术能够提供高

精度的测量结果,确保结构件的尺寸和形状符合设计要求。通过大尺寸测量技术,

可以有效检测和纠正结构件的尺寸偏差、形状变形和装配缺陷,从而降低产品的

不合格率和风险。

4.3 优化工艺流程

大尺寸测量技术可以提供详尽的结构件几何信息,其数据可用于优化航空制

造的工艺流程。通过对测量数据的分析和反馈,制造企业可以针对结构件的尺寸

和形状特征,进行工艺参数的调整和改进,从而提高航空器的性能、降低成本和

缩短生产周期。

4.4 支持航空维护和修理

大尺寸测量技术不仅适用于航空制造业的生产环节,还在航空维护和修理中

起到重要作用。航空器的维修和修理需要准确的尺寸信息,以确保修复后的部件

与原始部件完全相符。大尺寸测量技术可以为维护和修理工作提供准确、可靠的

测量数据,支持维修工作的顺利进行。

结束语:

大尺寸测量技术在航空制造业中具有重要的应用价值。它们能够提高生产效

率、优化产品质量、支持工艺流程优化,以及为航空维护和修理提供支持。不断

发展的大尺寸测量技术将不断提升其精度、效率和智能化程度,同时结合多种测

量技术和数据分析技术,助力航空制造业不断取得突破和创新。通过持续研究和

创新,我们可以期待在未来看到更加精确、高效、智能的大尺寸测量技术应用于

航空制造业,推动行业的进一步发展。

参考文献:

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技术[J]. 航空制造技术,2019,07:38-41.

大尺寸测量技术在航空制造业中的应用及关键技术

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