淺析飛機(jī)型架裝配中激光跟蹤儀的應(yīng)用

摘要：飛機(jī)型架裝配質(zhì)量會(huì)受到多方面因素的影響，在現(xiàn)階段的發(fā)展中性能良好、高精度且便捷的激光跟蹤側(cè)量設(shè)備在航空航天產(chǎn)品制造業(yè)中應(yīng)用較為廣泛，有效提升了飛機(jī)型架裝配質(zhì)量。此文章主要對(duì)飛機(jī)型架裝配中激光跟蹤儀的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)型架裝配；激光跟蹤儀；應(yīng)用

飛機(jī)型架裝配是飛機(jī)裝備較為重要的工藝流程，直接影響飛機(jī)結(jié)構(gòu)性能，是提升飛機(jī)裝配質(zhì)量的重要因素。加強(qiáng)對(duì)激光跟蹤儀在飛機(jī)型架裝配中應(yīng)用的技術(shù)分析，了解激光跟蹤儀的組成以及基礎(chǔ)原理，可以為飛機(jī)型架裝配工作的開展奠定基礎(chǔ)。

1 激光跟蹤儀的組成及原理

1.1 概念和術(shù)語概述

激光跟蹤儀在飛機(jī)型架裝配中應(yīng)用必須要了解各種專業(yè)術(shù)語與概念，對(duì)其進(jìn)行充分了解，進(jìn)而合理應(yīng)用。在飛機(jī)型架裝配中要想了解激光跟蹤儀就必須要了解 OTP、 TB點(diǎn)以及ERS點(diǎn)三個(gè)專業(yè)術(shù)語的概念，其具體如下：

OTP（Optical Tooling Points），是光學(xué)工具點(diǎn)。就是在飛機(jī)型架裝配的實(shí)際過程中，卡板或者其他相關(guān)定位部件設(shè)置的安裝孔的中心位置，其主要的作用就是確定零件位置，在飛機(jī)型架裝配中零件上一般會(huì)設(shè)置三個(gè)OTP。

TB點(diǎn)（Tooling Ball），是基準(zhǔn)工具球點(diǎn)。在飛機(jī)型架設(shè)計(jì)中構(gòu)建型架坐標(biāo)系的標(biāo)準(zhǔn)控制點(diǎn)。通常在型架上基于特定的圖紙尺寸合理設(shè)置工具球支座，在相關(guān)的反射器座上進(jìn)行基準(zhǔn)工具點(diǎn)的確定。

ERS點(diǎn)（EnhanceReferenceSystem），是增強(qiáng)參考坐標(biāo)系。在飛機(jī)型架裝配中激光跟蹤儀在特定的站點(diǎn)因?yàn)樾图苷趽跫す馍渚€，進(jìn)而導(dǎo)致無法完成OTP點(diǎn)測(cè)試。對(duì)此，必須要對(duì)激光跟蹤儀具體位置進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而對(duì)型架進(jìn)行裝配測(cè)試。而ERS作為一種具有增強(qiáng)坐標(biāo)系統(tǒng)特征的初始點(diǎn)，激光跟蹤儀可以利用站點(diǎn)之間的位置對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，在通過最小二乘法對(duì)其進(jìn)行擬合，進(jìn)而將其作為裝配坐標(biāo)系的永久性參考標(biāo)志物。

1.2 激光跟蹤儀的組成

在傳統(tǒng)的激光跟蹤儀中主要的設(shè)備就是控制機(jī)設(shè)備系統(tǒng)、處理機(jī)設(shè)備系統(tǒng)、跟蹤器設(shè)備系統(tǒng)等相關(guān)內(nèi)容。而控制機(jī)通過與編碼脈沖計(jì)數(shù)器裝置、驅(qū)動(dòng)馬達(dá)裝置設(shè)備系統(tǒng)以及干涉儀脈沖計(jì)數(shù)器相關(guān)裝置設(shè)備共同構(gòu)成。

1.3 測(cè)量原理

激光跟蹤儀具有精密性的特征，是一種空間坐標(biāo)測(cè)量器械。在實(shí)踐中應(yīng)用通過其綜合激光干涉器以及伺服控制設(shè)備等相關(guān)技術(shù)手段進(jìn)行操作，可以對(duì)目標(biāo)進(jìn)行反射，進(jìn)而有效的測(cè)量靶球測(cè)量，這樣就會(huì)獲得精準(zhǔn)的位置信息。

一些學(xué)者認(rèn)為激光跟蹤儀與相關(guān)測(cè)量反射靶球可以共同構(gòu)建對(duì)應(yīng)的球面坐標(biāo)系統(tǒng)，開展測(cè)量作業(yè)，在實(shí)踐中將跟蹤器自身產(chǎn)生的激光光束、旋轉(zhuǎn)鏡面系統(tǒng)以及旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行有效融合，這樣就可以構(gòu)建組成一個(gè)跟蹤儀三個(gè)坐標(biāo)軸，在通過延長線焦點(diǎn)作用就可以獲得球面坐標(biāo)系原點(diǎn)等相關(guān)信息內(nèi)容。在實(shí)踐中，進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)的過程中，必須要對(duì)球面坐標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)的處理，利用三角函數(shù)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)。

2 激光跟蹤儀在飛機(jī)型架裝配中的應(yīng)用

在飛機(jī)型架裝配設(shè)計(jì)完成之后，可以利用各種設(shè)計(jì)軟件對(duì)OTP點(diǎn)的信息進(jìn)行系統(tǒng)處理，獲得的信息數(shù)據(jù)可以作為飛機(jī)型架裝配調(diào)試的基礎(chǔ)信息參數(shù)。同時(shí)，在進(jìn)行飛機(jī)型架裝配的時(shí)候，激光跟蹤儀測(cè)量型架中的靶球坐標(biāo)要與測(cè)量值以及各種信息計(jì)數(shù)值進(jìn)行系統(tǒng)的對(duì)比分析，明確具體的位置，這樣就可以有效的調(diào)整裝配關(guān)系，保障其精準(zhǔn)性。

必須要加強(qiáng)對(duì)激光跟蹤儀安裝準(zhǔn)備工作的重視，因?yàn)轱w機(jī)型架裝配具有型架結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜性的特征，在實(shí)踐中其整體的尺寸數(shù)值也相對(duì)較大，在安裝過程中需要多個(gè)激光跟蹤儀共同測(cè)量；在飛機(jī)型架裝配的各個(gè)定位件必須要具有對(duì)應(yīng)的OTP點(diǎn)，基于既定的圖紙為其提供信息參考。在安裝過程中要先進(jìn)行前期準(zhǔn)備控制與處理、初始化坐標(biāo)系的處理與監(jiān)督、構(gòu)建完善的ERS系統(tǒng)、通過定位件的安裝設(shè)置、加強(qiáng)對(duì)OTP點(diǎn)處理等流程的開展，然后在對(duì)各種信息數(shù)據(jù)初級(jí)進(jìn)行處理及驗(yàn)收。

在安裝之前要對(duì)激光跟蹤儀進(jìn)行檢測(cè)，要及時(shí)處理激光跟蹤儀，通過預(yù)熱以及校準(zhǔn)控制，提升其精準(zhǔn)性，要綜合實(shí)際狀況以及要求合理設(shè)置溫濕度的補(bǔ)償處理，綜合具體狀況進(jìn)行精度的調(diào)整；同時(shí)初始化的坐標(biāo)系統(tǒng)要構(gòu)建完善的坐標(biāo)系統(tǒng)，通過飛機(jī)主體骨架確定坐標(biāo)系統(tǒng)。在進(jìn)行TB點(diǎn)的設(shè)計(jì)過程中必須要綜合主體結(jié)構(gòu)以及后期監(jiān)測(cè)工作的便捷性對(duì)其進(jìn)行分析，必須要保障安裝位置的科學(xué)性。

裝配過程獲得的OTP點(diǎn)信息、TB點(diǎn)信息以及ERS點(diǎn)坐標(biāo)信息就是整個(gè)飛機(jī)型架裝配過程中應(yīng)用的坐標(biāo)，其中跟蹤儀坐標(biāo)系則就是飛機(jī)頭部轉(zhuǎn)軸交點(diǎn)位置 的原點(diǎn)坐標(biāo)系，對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)整，保障其與既定要求一致。

在裝配完TB點(diǎn)之后，整個(gè)坐標(biāo)系建立就已經(jīng)結(jié)束了，在這個(gè)時(shí)候可以構(gòu)建對(duì)應(yīng)的ERS。在操作中，利用型架的幾個(gè)孔以及對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)中的三維處理系統(tǒng)開展測(cè)量，進(jìn)而保障其滿足實(shí)際工作的需求，驗(yàn)證操作保障與圖紙吻合。在定位件的安裝過程中，可以利用對(duì)應(yīng)的OTP坐標(biāo)值進(jìn)行安裝作業(yè)，在一般狀況之下可以通過三個(gè)OTP點(diǎn)與可以控制的六個(gè)坐標(biāo)值對(duì)其進(jìn)行定位，就可以實(shí)現(xiàn)六個(gè)自由度的有效控制。

通過測(cè)量反射器基座中的OTP，獲得測(cè)量值以及設(shè)計(jì)值，計(jì)算差值。發(fā)現(xiàn)差值是基于OTP位置的運(yùn)動(dòng)而呈現(xiàn)持續(xù)的變化運(yùn)動(dòng)的，對(duì)此在實(shí)踐中可以通過計(jì)算與分析的方式確定合適的位置，此種測(cè)試方式較為簡(jiǎn)單，會(huì)存在一定的環(huán)境誤差。

在OTP的檢測(cè)過程中，在添加定位儀器之后，復(fù)測(cè)OTP點(diǎn)安裝的位置，與理論數(shù)據(jù)對(duì)比分析，保障安裝的精準(zhǔn)度。

3 結(jié)語

在現(xiàn)階段的發(fā)展中，飛機(jī)制造行業(yè)呈現(xiàn)著智能化、數(shù)字化的發(fā)展趨勢(shì)，而激光跟蹤儀作為一種具有高精度的儀器設(shè)備，在飛機(jī)工業(yè)制造領(lǐng)域中應(yīng)用越來越廣泛。通過對(duì)飛機(jī)型架裝配中激光跟蹤儀的應(yīng)用分析，闡述了激光跟蹤儀的工作原理，希望可以為相關(guān)研究提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]付刺利.淺析飛機(jī)型架裝配中激光跟蹤儀的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)， 2015（32）：30.

[2]王娟，李博強(qiáng).防差錯(cuò)技術(shù)在飛機(jī)裝配中的應(yīng)用與研究[J].工業(yè)c， 2016（6）：00055.

[3]付刺利.數(shù)字化測(cè)量在飛機(jī)型架裝配技術(shù)中的應(yīng)用研究[J].科技展望， 2016（19）：125129.

作者簡(jiǎn)介：呂小剛（1979），男，漢族，陜西西安人，本科，工程師，型架制造工藝。