[发明专利]一种采用数字化测量的飞机内部复杂结构边界反引方法

说明书

技术领域

本发明属于航空制造工程/飞机装配领域，涉及一种采用数字化测量的飞机内部复杂结构边界反引方法，用于飞机内部复杂结构边界反引至蒙皮表面，保证制孔连接准确度。

背景技术

随着飞机性能的不断提升，零件结构与连接形式越来越复杂，其中蒙皮表面与结构采用标准件连接(主要铆接和螺栓连接为主)，标准件中心与零件边界距离对飞机连接强度影响较大，而标准件连接孔大都需现场配制，所以如何保证孔位精度对飞机整体寿命至关重要。

飞机重量越大，飞行成本越高，为满足减重需求，在满足功能和强度的条件下，零件设计以最小重量为优化原则，导致零件边界形状复杂。为减小累积误差的影响，标准件连接孔通常现场配制，而对于一些封闭空间，特别是与蒙皮连接处，连接孔只能由外向内制。由于蒙皮遮挡内部零件，现场确定零件边界困难，采用普通画线方法将连接边界反引至蒙皮表面误差较大，很难保证标准件边距要求，造成装配超差率偏高，严重制约着飞机的生产进度和成本。

发明内容

针对现有技术存在的问题，为改变飞机内部复杂结构制孔工艺性差的问题，本发明借助三维数字化测量技术，提供一种采用数字化测量的飞机内部复杂结构边界反引方法，对飞机内部复杂结构边界进行在线测量，结合产品数模提取边界处法矢方向，通过补偿计算，将飞机内部复杂结构边界反引至蒙皮表面，为确定标准件孔位提供了依据，有效提高了制孔连接精度，保证了飞机装配质量和效率。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种采用数字化测量的飞机内部复杂结构边界反引方法，为计算、测量、反引边界方便，本发明均以飞机设计坐标系为基准，包括以下步骤：

第一步，建立飞机坐标系

固定待装配飞机零件和数字化测量系统，并保证相对位置关系不变。以飞机零件上固有的定位孔、特征面为基准，通过数字化测量系统采集数据，并采用最佳拟合算法，建立飞机坐标系。

第二步，测量零件结构边界

采用数字化测量系统的测头测量与待反引边界相邻的零件表面。

当待反引边界相邻的零件表面的面积相近，均较大时，通过测量相邻的两个表面的面积，测量过程中对测头半径进行补偿，采用最佳拟合算法确定两个表面的数学模型；对两个表面进行相交计算，得出飞机内部复杂结构边界的空间曲线。

当待反引边界相邻的零件表面的面积差距较大时，特别是薄壁零件；首先，通过测量面积大的零件表面面积，采用最佳拟合算法确定表面的数学模型；然后在面积小的零件表面采集点，在曲率变化不大的位置，采点密度取小值，在曲率变化大的位置，增加采点密度。采点完成后，将各点向大表面进行投影，对投影点进行空间曲线拟合，考虑测头半径的影响，将所得曲线沿法向进行偏移，得出飞机内部复杂结构边界的空间曲线。测量过程中对测头半径进行补偿。

第三步，计算边界反引值

结合飞机零件三维数模，并提取出边界处的矢量方向，矢量方向垂直于相邻两个零件的接触面；根据蒙皮的厚度，通过投影算法，将飞机内部复杂结构边界外推至蒙皮外表面，得到蒙皮外表面处飞机内部复杂结构边界的空间曲线。

第四步，修合、安装蒙皮

按设计要求，将待装配蒙皮修配至最终状态，并安装在相应位置，夹紧蒙皮与内部结构件，保证相对位置不变。

第五步，反引边界

根据飞机内部复杂结构边界的曲率变化，将飞机内部复杂结构反引后边界进行离散化处理；在曲率变化大的区域，增加离散点密度，曲率变化小区域减少离散点数量，离散点密度保证拟合线与飞机内部复杂结构反引后边界误差不超过0.2mm为准。按确定的离散点坐标，通过数字化测量系统的测头，采用针状测头，测头半径不大于0.2mm，将离散点在蒙皮表面绘出，并用直线连接各点，即为反引后的实际边界曲线，后续制孔以此为基准进行。反引边界精度能够达到0.5mm。

本发明的有益效果为：通过应用本发明，解决了由于结构复杂、开敞性差等因素造成的飞机内部复杂结构制孔工艺性差的难题，借助三维数字化测量技术对飞机内部复杂结构边界进行反引，反引边界精度可到0.5mm，为确定标准件孔位提供了依据，有效提高了制孔连接精度和效率。

附图说明

图1为飞机内部复杂结构边界反引流程图；

图2为飞机内部复杂结构边界在线测量示意图；

图3为飞机内部复杂结构边界反引方法示意图；

图中：1数字化测量系统，2飞机内部复杂结构件，3坐标系参考标识点，4飞机蒙皮，5飞机内部复杂结构边界，6飞机内部复杂结构反引边界。