飛機蒙皮零件三維光學測量技術條件分析

汪海峰 張莉

摘 要：飛機蒙皮零件是一種具有復雜曲面的薄壁零件，對于飛機正常應用有著極為重要的作用。在該零件的生產活動中，如何開展數字化測量工作一直以來都是蒙皮零件制造的難題。近年來，在我國三維光學測量技術水平不斷提高的背景下，將該技術應用到飛機蒙皮零件測量工作中，能夠改善傳統飛機蒙皮零件測量工作，但是因為受到測量技術條件等因素的限制，規范化的測量工作一直難以在企業中有序開展。本文主要內容分析了飛機蒙皮零件三維光學測量技術條件，希望能為我國飛機蒙皮零件測量工作的開展有所啟示。

關鍵詞：飛蒙皮零件;三維光學;測量技術

1.飛機蒙片零件三維光學檢測內容

針對于一般機械零件的檢測工作而言，通常情況下都是參考國家標準化組織為產品開發全過程構建的產品結合技術規范系列標準，其中對零件的公差定義、標注、基準參考體系等都進行了規定。飛機蒙皮身為一種帶有自由曲面的鈑金件，不僅零件形狀較為復雜，并且還容易變形。結合當前我國飛機蒙片零件檢測工作的開展情況來看，檢測內容包含有曲面外緣型值公差、周邊外形尺寸公差、表面質量要求等，除了曲面外緣型值公差、單曲面蒙皮的百分比連線波紋度、周邊外形尺寸公差這三項之外，其余零件部分的檢測工作需要采取其他方法進行[1]。

在當前我國檢測技術與公差技術不斷發展的今天，在相關工程項目中越來越多的企業開始通過形狀、位置公差等綜合公差來代替尺寸公差。

2.測量方法與技術條件

本文主要內容探究了光學掃描、攝影測量兩種測量方法，這兩種測量方法都是三維光學中最典型的測量方法，從測量準備到零件放置、外形測量等方面探究了有關技術條件。

2.1測量方法

無論是光學掃描還是攝影測量，這兩種測量技術都可以應用于測量復雜曲面表面數據。在應用光學掃描技術開展相關工作時，適合采集零件表面的大量點云數據，對于較為復雜的蒙片零件，在測量過程中需要多次變換角度進行測量，然后將所謂測量數據進行拼接。測量人員需要注意的是數據拼合的過程中會存在一定累積誤差。在應用攝影測量技術開展蒙片測量工作時，需要采集蒙片零件表面的粘貼記點，一般情況下蒙片表面的數據點密度十分稀疏，但是優點是所有測量數據沒有累積誤差。在對蒙皮零件的周邊導孔以及周邊線開展測量工作時，可以應用視覺適配器、手持測量筆對蒙皮零件進行測量[2]。

2.2測量前準備

在應用光學測量法對蒙片零件表面進行測量時，對于零件表面的光學也有一定要求，對于存在高度反光或者本身顏色為黑色的蒙皮零件，需要在其表面均勻涂抹一些顯影劑，隨后再開展測量工作。

光學掃描技術與攝影測量技術開展三維光學測量工作時，首先要在蒙片零件表面粘貼一些標記點，直接粘貼在零件表面即可。在應用攝影測量技術開展相關工作時要注意，無論是數據點過密還是數據點過于稀疏，最終都會導致蒙片零件的曲面難以描述，基于此，工作人員要注意，蒙片表面的標記點間距不能過大。根據相關調查研究顯示，已經存在檢測經驗的發達國家航空企業，在有關檢測文件中對球面進行測量時，至少要求每10°便要分布一個測量點[3]。

2.3蒙皮零件放置

飛機蒙皮零件本身薄壁且尺寸大，因此容易在外力作用下發生變形現象，基于此，在測量工作中要對飛機蒙騙零件進行支撐。部分蒙片零件的公差要求一般情況下是會在外載加力的情況下給出的，因此有關蒙片零件應用也在加載外力的情況下對相關零件進行測量。

在開展數字化測量工作時，需要將飛機蒙皮零件進行合理放置，以免在外力等因素的影響下，導致蒙片變形、損壞。常見的蒙片零件放置方式有自由狀態、模胎支撐以及模胎支撐加外力三種。具體情況如下圖所示。

2.4蒙皮零件外形測量

2.4.1表面測量

在對飛機蒙皮表面開展測量工作時，可以應用光學掃描測量方法或者攝影測量方法進行，也可以采用兩種綜合設備進行測量。在應用兩種測量手段開展外形測量工作時，首先需要采用攝影測量方法獲取蒙片表面黏貼的坐標，而后再應用這些標記點開展掃描工作，隨后將所有掃描的點進行高精度拼合。

2.4.2特征線測量

針對于蒙片零件而言，特征線指代的是該零件部位的周邊線與零件表面的截面線，一般情況下，截面線位于飛機蒙皮曲度方向的橫、縱切面上。在對蒙片零件的周邊線開展測量工作時，可以采用光學掃描測量器或者手持式測筆開展測量工作。在測量過程中一條邊的測量點最少為5點。在測量截面線時可以采用間接測量法，也可以應用手持式測筆開展特征線測量工作。

2.4.3導孔測量

在應用光學掃描測量設備對飛機蒙皮零件導孔開展測量工作時，需要采用專用的特征視覺適配器開展測量工作，或者可以選用手持測筆開展相關工作。在應用特征視覺適配器開展測量工作時需要注意，適配器與導孔之間的配合間隙要小于導孔孔徑極限偏差的1/3.

3.檢測定位與誤差計算

在完成測量工作之后需要對飛機蒙片零件部位測量結果開展檢測定位與誤差計算，在此過程中需要采用定位基準部位的測量數據點以及相關理論模型進行配準。結合當前我國飛機蒙片零件的商用測量數據分析軟件來看，在此類軟件當中多數情況下都是推薦應用六位定位、最佳配準等配準方法，在完成檢測定位工作之后才可以對蒙片零件的邊線輪廓、曲面輪廓度等誤差進行計算。

結語：綜上所述，結合當前我國飛機蒙片零件三維光學測量技術的開展情況來看，常見的三維光學測量技術包含有攝影測量法與光學掃描法，在應用這兩種方法開展測量工作時要注意做好測量前準備、蒙皮零件放置工作，合理應用測量手段，完成測量工作后還要對測量結果開展檢測定位與誤差計算，最終得出準確有效的測量數值，為后期飛機蒙片零件的應用提供保障。

參考文獻：

[1]吳麗麗， 王燕， 劉勝蘭，等. 飛機蒙皮零件三維光學測量技術條件研究*[J]. 航空制造技術， 2016， 59（19）：105-109.

[2]白穆， 譚正文， 王大偉. Analysis on the Overheat of Slat Skin Based on Fault Tree%基于故障樹方法的某型飛機縫翼蒙皮過熱原因分析[J]. 航空維修與工程， 2016， 000（006）：92-94.