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摘 要：飞机制造工程是一个以装配生产为重点的复杂系统工程。自20世纪以来，飞机装配过程中的测量检测技术经历了从“定性检测、事后检验”到“定量测量、实时跟踪”的转变。随着飞机装配向智能化迈进，飞机装配过程的技术也越来越熟练，基于此，本文主要对飞机装配过程技术进行研究，希望通过本文的分析研究，给行业内人士以借鉴和启发。
关键词：飞机;装配过程;技术
引言
众所周知，装配和安装是飞机制造过程中非常重要的部分，约占飞机制造总工作量的50%～60%，与一般机械制造中装配和安装占的劳动量相比，高出了10%～15%，而飞机装配所花费时间约占全机制造周期的40%以上。飞机的最终性能指标很大程度上由飞机大部件的装配精度决定。但由于飞机部件的结构复杂，制造误差控制难度较高，飞机装配过程中又会涉及到人员、工艺、质量、设备和管理等多个方面的因素，以及目前缺乏对装配制造质量、人员技术水平、生产设备状态等关键环节的有效分析方法和统计手段，过分依赖于个人经验的传统分析方法，已经难以适应日益复杂的企业制造需求。飞机的部件装配车间一般有很多生产线，并设有多个生产班组。在装配过程中，不同的班组需要使用各种工装、工具和设备。不同的生产线需要完成不同部件的装配，每种部件的装配往往包含上百道工序，其工艺流程相似。由于航空产品直接面向需求，以客户为导向，航空制造企业在产品需求、交货时间、产品质量等方面都必须满足客户的需求。因此，由于各个生产线间存在着资源共享、资源竞争等现象，使得对装配时间的优化变得更加复杂。为了提高飞机部件装配生产线的装配效率，需要对整个飞机部件装配线进行建模，为飞机部件装配线的分析和优化提供依据。
1飞机装配中应用数字化测量系统
飞机装配中应用数字化测量系统主要是以下幾个方面：首先是激光跟踪测量系统。激光跟踪系统是基于飞机制造以及装配的空间坐标，采用激光跟踪器对定位的物质进行跟踪测量。在飞机制造和装配工程中，该技术主要是用来跟踪飞机装配以及制造过程中对其外形的测量，对飞机制造、装配过程中的零件定位。目前多数飞机生产制造厂家均采用了该技术对飞机零件进行空间定位，定位之后激光跟踪测量仪器对飞机零件数据进行对接工作。该技术的应用可以全程对飞机制造以及装配过程进行监测，完成飞机大部件对接装配工作。其次是室内GPS测量系统。室内GPS测量系统是基于区域GPS技术延伸出来的一种测量准确性高、速度较好的系统。该系统通常是由若干个红外线激光脉冲发射器以及测量传感器等部件组成的。该测量系统开始测量时，利用三边测量原理建立三维坐标体系实施测量。通过传感器来信号，同时利用转换器将到的信息进行转换，从而使得计算机可以确定被测量物体的实时位置。国内较多的飞机生产制造企业将该测量技术作为飞机制造和装配过程中主要的测量技术，在波音737NG系列等飞机的总对接中，都采用了此测量技术。在737MAX系列部件对接中，该室内测量技术应用的更加成熟，实现了精准对接装配。
2质检模板构建方法
质检模板构建方法主要是装配检测工程中，不同的装配件和装配体结构与检验指标不同，如外形偏差指标、间隙指标和干涉指标等，实现检验的算法也有较大差异，因此提出了质检模板的概念。质检模板是质量检测过程中连接点云数据和理论模型的检测工具，它包括理论模型的部分结构、质检指标及检测算法描述，以便完成自动质检工作，不同的点云数据质检模板不同，相同点云数据质检类型不同时，质检模板也不相同。
3飞机装配点位坐标测量技术
飞机装配点位坐标测量技术主要涉及以下几个方面：首先是激光雷达测量技术。激光雷达是20世纪80年代末兴起的非接触测量设备，在雷达技术的基础上结合了激光技术，使工作波段扩展到红外光、可见光和紫外光。激光雷达测量系统的实质是一个采用球坐标系测量系统的非相干、连续波激光测距机。测量时，仪器向被测目标投射激光束，并根据反射回的光线计算出目标点的空间位置。激光雷达设备工作时，红外激光器将同时发射两束激光，一束投射向被测目标，另一束投射到内部校准光纤。通过比较两束激光间的频率差，即可得到两束激光的时间差，红外激光器与目标点间的绝对距离可以通过时间与距离的关系计算得到。球坐标系中目标点的仰角和方位角分别由激光雷达系统的旋转头和反射镜获得，最后通过直角坐标转换，计算得到被测目标点的空间三维坐标。激光雷达测量系统的测量精度比较高，无需靶标系统，其10m范围内测量精度在0.1mm左右，并在国际航空制造企业中有了成熟的应用，例如，波音787机身段、起落架舱门和机翼蒙皮切割，以及空客A380机翼、机身段、机翼根部、钣金件、发动机进气罩等大尺寸飞机部件的装配测量。其次是空间定位测量技术。空间定位测量技术的原理和GPS全球定位系统一样，但是采用红外激光代替卫星系统的微波信号，多个相互独立的接收器在接受到两个以上发射器的红外光信号后，即可以计算出每个接收器的空间位置。空间定位测量系统工作时，发射器在高速旋转的过程中，投射出两个呈一定角度的激光平面。根据接收器所能接收到的激光信号，系统能够对接收器所处空间点位的水平方位角和垂直方位角进行测量计算。当系统中存在多个发射器时，即可计算出每个接受器的空间位置。测量一个点所需要的最少发射器数量是2个，发射器越多，测量越精确。实际装配过程中，激光发射器发出的脉冲激光覆盖整个工作区域，工作区域的每一个位置点均将置于激光覆盖区域内部，空间定位测量系统能够对这些点进行实时检测。
4微位移测量系统
微位移测量系统主要是针对飞机装配过程中，工装关键特征因飞机零件、工装部件以及人工操作遮挡而无法检测的问题，考虑工装各定位器自身结构特征以及装配过程中的操作规程，开发微位移监测系统，整合工装原有关键特征，设计分布式监测节点以及相应的传感布局，并建立分布式监测节点与工装原有关键特征关联关系，从而实现监测分布式节点、还原工装原有关键特征的目的。微位移测量系统由多套电涡流位移传感器构成。针对工装定位器结构特性以及不同的测量需求，设计可安装传感器阵列的测量架，使用多个传感器对工装定位器上关键特征进行监测，保证测量的全面、快速及准确性。
结语
综上所述，飞机智能装配是航空工业发展的趋势、在线测量支撑智能装配的基石。飞机装配过程各项技术有效利用实测数据对装配过程质量进行评估与仿真，从而指导操作人员对装配过程做出及时的调整与修正，减少装配出错返修时间，相比直接利用理论模型进行装配仿真更具有优势，对于提高装配的效率具有重要意义。
参考文献：
[1]陈晓芳.数字化测量技术及系统在飞机装配中的应用[J].科技创新与应用，2016（30）：115.
[2]张连环.数字化测量技术在飞机装配中的应用[J].世界有色金属，2016（15）：157+160.
关键词：飞机;装配过程;技术
引言
众所周知，装配和安装是飞机制造过程中非常重要的部分，约占飞机制造总工作量的50%～60%，与一般机械制造中装配和安装占的劳动量相比，高出了10%～15%，而飞机装配所花费时间约占全机制造周期的40%以上。飞机的最终性能指标很大程度上由飞机大部件的装配精度决定。但由于飞机部件的结构复杂，制造误差控制难度较高，飞机装配过程中又会涉及到人员、工艺、质量、设备和管理等多个方面的因素，以及目前缺乏对装配制造质量、人员技术水平、生产设备状态等关键环节的有效分析方法和统计手段，过分依赖于个人经验的传统分析方法，已经难以适应日益复杂的企业制造需求。飞机的部件装配车间一般有很多生产线，并设有多个生产班组。在装配过程中，不同的班组需要使用各种工装、工具和设备。不同的生产线需要完成不同部件的装配，每种部件的装配往往包含上百道工序，其工艺流程相似。由于航空产品直接面向需求，以客户为导向，航空制造企业在产品需求、交货时间、产品质量等方面都必须满足客户的需求。因此，由于各个生产线间存在着资源共享、资源竞争等现象，使得对装配时间的优化变得更加复杂。为了提高飞机部件装配生产线的装配效率，需要对整个飞机部件装配线进行建模，为飞机部件装配线的分析和优化提供依据。
1飞机装配中应用数字化测量系统
飞机装配中应用数字化测量系统主要是以下幾个方面：首先是激光跟踪测量系统。激光跟踪系统是基于飞机制造以及装配的空间坐标，采用激光跟踪器对定位的物质进行跟踪测量。在飞机制造和装配工程中，该技术主要是用来跟踪飞机装配以及制造过程中对其外形的测量，对飞机制造、装配过程中的零件定位。目前多数飞机生产制造厂家均采用了该技术对飞机零件进行空间定位，定位之后激光跟踪测量仪器对飞机零件数据进行对接工作。该技术的应用可以全程对飞机制造以及装配过程进行监测，完成飞机大部件对接装配工作。其次是室内GPS测量系统。室内GPS测量系统是基于区域GPS技术延伸出来的一种测量准确性高、速度较好的系统。该系统通常是由若干个红外线激光脉冲发射器以及测量传感器等部件组成的。该测量系统开始测量时，利用三边测量原理建立三维坐标体系实施测量。通过传感器来信号，同时利用转换器将到的信息进行转换，从而使得计算机可以确定被测量物体的实时位置。国内较多的飞机生产制造企业将该测量技术作为飞机制造和装配过程中主要的测量技术，在波音737NG系列等飞机的总对接中，都采用了此测量技术。在737MAX系列部件对接中，该室内测量技术应用的更加成熟，实现了精准对接装配。
2质检模板构建方法
质检模板构建方法主要是装配检测工程中，不同的装配件和装配体结构与检验指标不同，如外形偏差指标、间隙指标和干涉指标等，实现检验的算法也有较大差异，因此提出了质检模板的概念。质检模板是质量检测过程中连接点云数据和理论模型的检测工具，它包括理论模型的部分结构、质检指标及检测算法描述，以便完成自动质检工作，不同的点云数据质检模板不同，相同点云数据质检类型不同时，质检模板也不相同。
3飞机装配点位坐标测量技术
飞机装配点位坐标测量技术主要涉及以下几个方面：首先是激光雷达测量技术。激光雷达是20世纪80年代末兴起的非接触测量设备，在雷达技术的基础上结合了激光技术，使工作波段扩展到红外光、可见光和紫外光。激光雷达测量系统的实质是一个采用球坐标系测量系统的非相干、连续波激光测距机。测量时，仪器向被测目标投射激光束，并根据反射回的光线计算出目标点的空间位置。激光雷达设备工作时，红外激光器将同时发射两束激光，一束投射向被测目标，另一束投射到内部校准光纤。通过比较两束激光间的频率差，即可得到两束激光的时间差，红外激光器与目标点间的绝对距离可以通过时间与距离的关系计算得到。球坐标系中目标点的仰角和方位角分别由激光雷达系统的旋转头和反射镜获得，最后通过直角坐标转换，计算得到被测目标点的空间三维坐标。激光雷达测量系统的测量精度比较高，无需靶标系统，其10m范围内测量精度在0.1mm左右，并在国际航空制造企业中有了成熟的应用，例如，波音787机身段、起落架舱门和机翼蒙皮切割，以及空客A380机翼、机身段、机翼根部、钣金件、发动机进气罩等大尺寸飞机部件的装配测量。其次是空间定位测量技术。空间定位测量技术的原理和GPS全球定位系统一样，但是采用红外激光代替卫星系统的微波信号，多个相互独立的接收器在接受到两个以上发射器的红外光信号后，即可以计算出每个接收器的空间位置。空间定位测量系统工作时，发射器在高速旋转的过程中，投射出两个呈一定角度的激光平面。根据接收器所能接收到的激光信号，系统能够对接收器所处空间点位的水平方位角和垂直方位角进行测量计算。当系统中存在多个发射器时，即可计算出每个接受器的空间位置。测量一个点所需要的最少发射器数量是2个，发射器越多，测量越精确。实际装配过程中，激光发射器发出的脉冲激光覆盖整个工作区域，工作区域的每一个位置点均将置于激光覆盖区域内部，空间定位测量系统能够对这些点进行实时检测。
4微位移测量系统
微位移测量系统主要是针对飞机装配过程中，工装关键特征因飞机零件、工装部件以及人工操作遮挡而无法检测的问题，考虑工装各定位器自身结构特征以及装配过程中的操作规程，开发微位移监测系统，整合工装原有关键特征，设计分布式监测节点以及相应的传感布局，并建立分布式监测节点与工装原有关键特征关联关系，从而实现监测分布式节点、还原工装原有关键特征的目的。微位移测量系统由多套电涡流位移传感器构成。针对工装定位器结构特性以及不同的测量需求，设计可安装传感器阵列的测量架，使用多个传感器对工装定位器上关键特征进行监测，保证测量的全面、快速及准确性。
结语
综上所述，飞机智能装配是航空工业发展的趋势、在线测量支撑智能装配的基石。飞机装配过程各项技术有效利用实测数据对装配过程质量进行评估与仿真，从而指导操作人员对装配过程做出及时的调整与修正，减少装配出错返修时间，相比直接利用理论模型进行装配仿真更具有优势，对于提高装配的效率具有重要意义。
参考文献：
[1]陈晓芳.数字化测量技术及系统在飞机装配中的应用[J].科技创新与应用，2016（30）：115.
[2]张连环.数字化测量技术在飞机装配中的应用[J].世界有色金属，2016（15）：157+160.