大尺寸精密測量技術及其應用*

杜福洲，文 科

（北京航空航天大學機械工程及自動化學院，北京100191）

隨著我國高精密大型工業的快速發展，特別是在航空航天、船舶和機械制造等領域，產品尺寸不斷增大，復雜程度日益提高，自動化水平迅猛發展，需要對各類大型工件進行精密位置測量，甚至是動態的姿態測量[1-4]。以飛機制造領域為例，大尺寸精密測量技術已成為最主要的檢測手段。國外航空制造企業，如波音、空客、洛克希德·馬丁、羅·羅等，其大尺寸精密測量技術的應用已由關鍵零部件的離線檢測發展到貫穿于制造和裝配的檢測過程控制和故障維護等全過程的在線自動化測量，測量依據也由二維圖樣發展為三維CAD模型[5-7]。因此，大尺寸精密測量技術已經成為當前制造領域研究的熱點問題。

大尺寸精密測量技術主要基于高精度、高效率的數字化測量系統，如三坐標測量機、激光跟蹤儀、室內GPS等[8-10]，不同的數字化測量系統測量原理、測量方法和測量范圍等不同。國外企業與研究者通過應用大尺寸精密測量技術，很大幅度提高了測量準確度和測量效率，進而提高了裝配精度和裝配質量[11]。而國內對大尺寸精密測量技術的應用還處于初級階段，缺乏對大尺寸精密測量技術應用的深入研究和系統分析[12]。因此，本文在分析歸納各種數字化測量系統的測量原理及功能基礎上，揭示大尺寸精密測量技術在數字化裝配過程中的重要作用，梳理總結了多測量系統集成與數據融合、測量輔助裝配、基于模型的測量規劃與質量保證及面向任務的測量不確定度分析關鍵應用技術，為大尺寸精密測量技術的應用提供參考。……