一种基于超声波自动测量的机翼壁板定位方法技术

本发明专利技术的目的在于提供了一种基于超声波自动测量的机翼壁板定位方法，将制孔设备的位置记录功能与超声波厚度测量功能进行结合，通过测量机翼壁板上的厚度变化，得到壁板上凸台位置，用制孔设备记录凸台坐标值，并将其转化为机翼壁板的位置、姿态信息，实现机翼壁板的数字化测量及定位。该方法能够精确完成机翼壁板的定位，减少人工定位误差。通过超声波自动测量机翼壁板位姿，完成机翼壁板数字化定位，来进行机翼壁板数字化装配。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于飞机数字化装配自动测量
，具体涉及一种基于超声波自动测量的机翼壁板定位方法。
技术介绍
为了使机翼壁板在装配型架上的准确定位，需要进行机翼壁板位置、姿态的准确测量。机翼壁板在装配型架上的准确定位是确保机翼在装配过程中正确位姿的重要前提，对飞机飞行性能及气动参数起至关重要的作用。目前飞机制造过程中机翼壁板的定位普遍采用人工对齐工装上的卡板位置线来控制机翼壁板的位置和姿态。人工进行机翼壁板的定位效率比较低下，耗时耗力，过于依赖工人的操作技能水平，人为误差较大并且不利于实现数字化装配。在飞机数字化装配过程中，常使用激光扫描仪进行自动化测量，如专利CN103991555A专利技术公开了一种用于飞机数字化装配的自动化测量方法，通过测量准备，确定各个坐标系与装配坐标系的转化关系，将飞机坐标系下各个检测点在飞机坐标系下的理论坐标值转化到装配坐标系下，得到各个检测点在装配坐标系下的理论坐标值，以检测点在装配坐标系下的理论坐标值作为激光扫描仪的初始指光点，进行自动搜索，获得各个检测点在装配坐标系下实际坐标值。该专利能够实现飞机自动化测量，在机翼装配中，测量过程复杂，坐标多次转化存在累计误差，使用成本较高，不利于生产现场实施。专利CN205384002U专利技术公开一种管道壁厚超声波测量装置，本装置包括信号采集装置、超声波处理器和显示装置，所述信号采集装置包括多个围绕管道外表面设置的超声波探头和使所述超声波探头在靠近和远离所述管道的方向上移动的升降装置，能够对不同管径的管道进行厚度自动化测量。该专利能够有效的进行管道壁厚的自动化测量，但测量误差较大，无法满足高精度的飞机装配要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于超声波自动测量的机翼壁板定位方法，将制孔设备的位置记录功能与超声波厚度测量功能进行结合，通过测量机翼壁板上的厚度变化，得到壁板上凸台位置，用制孔设备记录凸台坐标值，并将其转化为机翼壁板的位置、姿态信息，实现机翼壁板的数字化测量及定位。一种基于超声波自动测量的飞机机翼壁板定位方法，包括如下步骤：1.将超声波测量仪测量头安装在制孔设备上，将超声波测量仪与制孔设备进行通讯调试，保证两者实时性测量；2.驱动制孔设备按照规划的测量路径移动，超声波测量仪同步开始测量机翼壁板上不同位置处厚度，并记录厚度测量值,制孔设备同时记录该厚度值处点的坐标值；3.通过测量机翼壁板不同位置的厚度,寻找机翼壁板厚度的突变点,制孔设备同时记录下突变点的坐标值,也即机翼壁板上凸台的实际位置,根据凸台在壁板上的位置关系,计算出机翼壁板的实际位置和姿态；4.对比机翼壁板实际位置和理论位置，计算出机翼壁板实际位置与理论位置的偏差值；5.调整壁板装配工装,使机翼壁板实际位置与理论位置的偏差值达到公差范围内,完成对机翼壁板的位置和姿态调整，实现机翼壁板的调整与定位。本专利技术具有的优点如下：(1)能够自动测量机翼壁板的位置和姿态。(2)该方法能够精确完成机翼壁板的定位，减少人工定位误差。(3)该方法通过超声波自动测量机翼壁板位姿，完成机翼壁板数字化定位，来进行机翼壁板数字化装配。附图说明图1机翼壁板及制孔设备视图(测量示意图)图2超声波自动测量示意图图中编号说明：1、制孔设备2、制孔设备刀柄3、超声波测量仪4、机翼壁板5、凸台6、壁板装配工装具体实施实例以某型机机翼壁板4为例，将长度为3000㎜、宽度为2000㎜、厚度为45㎜的机翼壁板4进行超声波测量，机翼壁板4的内形面曲率半径为450㎜，机翼壁板4上带有多个2㎜的凸台，具体尺寸参数见附图1、附图2。机翼壁板4材料牌号为2014Alloy，弹性模量E＝7.30E10，泊松比μ＝0.330。实施步骤主要包括以下五步：1.将超声波测量仪3测量头安装在制孔设备1上，将超声波测量仪与制孔设备1进行通讯调试，保证两者实时性测量；2.驱动制孔设备1按照规划的测量路径移动，超声波测量仪同步开始测量机翼壁板上不同位置处厚度，并记录厚度测量值,制孔设备1同时记录该厚度值处点的坐标值；3.通过测量机翼壁板4不同位置的厚度,寻找机翼壁板4厚度的突变点,制孔设备1同时记录下突变点的坐标值,也即机翼壁板上凸台5的实际位置,根据凸台5在壁板上的位置关系,计算出机翼壁板的实际位置和姿态；4.对比机翼壁板4实际位置和理论位置，计算出机翼壁板4实际位置与理论位置的偏差值；5.调整壁板装配工装6,使机翼壁板4实际位置与理论位置的偏差值达到公差范围内,完成对机翼壁板4的位置和姿态调整，实现机翼壁板4的调整与定位。具体到该机翼壁板4根据实施步骤要求：(1)将超声波测量仪3测量头安装在制孔设备刀柄2上，安装方式与刀具装卡一致。(2)实现超声波测量仪3与制孔设备1通讯，并标定二者信号同步性，在制孔设备1接到信号后，同时通知超声波测量仪3进行测量，保证二者同时工作，减少时间差。(3)输入超声测量路径文件。在超声测量时，只需要测量机翼壁板4凸台5附近区域，考虑到机翼壁板4凸台5的偏差量大小，测量区域设定在理论位置的±8mm范围内。(4)驱动制孔设备1按照测量路径文件开始运动，同时制孔设备1通知超声波测量仪3开始测量。(5)制孔设备1运动形成坐标文件，该文件中需包含数据的序号列；超声波测量设备同时工作，并形成厚度文件，文件中包含机翼壁板4的厚度，及序号列。测量完毕后，将坐标文件与厚度文件同时输入制孔设备1中，依据机翼壁板4凸台5厚度变化量计算出机翼壁板4的实际位置和姿态，对比机翼壁板4实际位置和理论位置，实现机翼壁板4位置偏差的计算。其核心在于利用制孔设备1的位置与超声波测量厚度值进行匹配分析，记录厚度测量的最厚值时，制孔设备1的坐标，计算出机翼壁板4的实际位置和姿态。(6)按照机翼壁板4实际位置与理论位置进行比较，完成机翼壁板4位置和姿态的自动测量；根据多个机翼壁板4的测量结果计算壁板的位置和姿态偏差数据，输出到工装控制系统中，完成机翼壁板4的定位。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于超声波自动测量的飞机机翼壁板定位方法，包括如下步骤：步骤1 将超声波测量仪测量头安装在制孔设备上，将超声波测量仪与制孔设备进行通讯调试，保证两者实时性测量；步骤2 驱动制孔设备按照规划的测量路径移动，超声波测量仪同步开始测量机翼壁板上不同位置处厚度，并记录厚度测量值,制孔设备同时记录该厚度值处点的坐标值；步骤3 通过测量机翼壁板不同位置的厚度,寻找机翼壁板厚度的突变点,制孔设备同时记录下突变点的坐标值,也即机翼壁板上凸台的实际位置,根据凸台在壁板上的位置关系,计算出机翼壁板的实际位置和姿态；步骤4 对比机翼壁板实际位置和理论位置，计算出机翼壁板实际位置与理论位置的偏差值；步骤5 调整壁板装配工装,使机翼壁板实际位置与理论位置的偏差值达到公差范围内,完成对机翼壁板的位置和姿态调整，实现机翼壁板的调整与定位。

【技术特征摘要】
1.一种基于超声波自动测量的飞机机翼壁板定位方法，包括如下步骤：步骤1将超声波测量仪测量头安装在制孔设备上，将超声波测量仪与制孔设备进行通讯调试，保证两者实时性测量；步骤2驱动制孔设备按照规划的测量路径移动，超声波测量仪同步开始测量机翼壁板上不同位置处厚度，并记录厚度测量值,制孔设备同时记录该厚度值处点的坐标值；步骤3通过测量机翼壁板不同位置的厚度,寻找机...

【专利技术属性】
技术研发人员：张谦，樊新田，苏建斌，
申请(专利权)人：中航飞机股份有限公司西安飞机分公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61