一种加速度传感器的数字化安装方法技术

一种加速度传感器的数字化安装方法属于航空制造工程/飞机装配领域，步骤为：首先，飞机通过数字化对合完成对接后，通过地面ERS或TB公共基准点将飞机坐标系和激光跟踪仪空间坐标系的坐标轴进行对齐拟合。其次，将转接工装、传感器支座与机体结构相连，采用激光跟踪仪对测量板进行测量，将测量结果导入理论三维数模，建立理论平面和实测平面的空间对比。最后，通过数模测量和计算得出实测平面相对于理论平面的偏转角度，通过沿X轴整体平移得出机体结构的最优补偿方案，机体结构补偿后重新按上述步骤连接复测，至满足设计要求。本发明专利技术能提高装配技术水平，缩短装配生产周期，提高安装效率对，对机身部件装配效率和质量具有重要意义。

A digital installation method of acceleration sensor

A digital installation method of accelerometer belongs to the field of Aeronautical Manufacturing engineering/aircraft assembly. Firstly, the coordinate axes of the aircraft coordinate system and the space coordinate system of the laser tracker are aligned by the common ground reference points of ERS or TB after the aircraft is docked by digital alignment. Secondly, the transfer tooling and the sensor support are connected with the structure of the body, and the measuring plate is measured by the laser tracker. The measuring results are imported into the theoretical three-dimensional digital model, and the spatial comparison between the theoretical plane and the measured plane is established. Finally, the deflection angle of the measured plane relative to the theoretical plane is obtained by digital-analog measurement and calculation, and the optimal compensation scheme of the block structure is obtained by translating the whole along the X-axis. After the compensation, the block structure is re-connected and re-measured according to the above steps to meet the design requirements. The invention can improve the assembly technology level, shorten the assembly production cycle and improve the installation efficiency, which is of great significance to the assembly efficiency and quality of the fuselage components.

【技术实现步骤摘要】
一种加速度传感器的数字化安装方法
本专利技术属于航空制造工程/飞机装配领域，涉及一种基于数字化测量的飞机加速度传感器的安装方法，用于大部件数字化自动化对接过程中零件的精准安装。
技术介绍
现代高性能战斗机普遍采用电传飞行控制系统，作为系统主要传感器之一的加速度传感器，为飞控系统提供法向和侧向加速度反馈，供控制增稳、边界限制等功能解算使用。而加速度传感器安装位置和精度偏差，在飞行过程中会引起反馈参数偏离，对飞行品质产生影响。为了避免误差累计，加速度传感器一般在大部件对接工序最后安装。加速度传感器有严格的安装要求(相对于基准面平行度不大于±X′)。传统的安装方法有固定工装安装法和经纬仪测量安装法。前者效率低、费用大；后者分析和操作繁琐。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种基于数字化测量的飞机加速度传感器安装方法，借助三维数字化测量技术，在预装配状态下，利用转接工装，对加速度传感器支座进行间接测量，提取关键配合面信息，实现加速度传感器精准安装。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案为：一种加速度传感器的数字化安装方法，该数字化安装方法基于转接工装3实现，该转接工装3上设有支架9、自制螺栓5、螺纹板6、测量板7和测量球8。所述的转接工装3为倒“L”形，包括横梁和纵梁两部分，横梁和纵梁之间设有支架9；所述的横梁一端设有螺纹板6，该螺纹板6与传感器支架2连接，传感器支架2上设有补偿块；横梁另一端与纵梁顶端固接。所述的纵梁底部与测量板7连接。所述的测量板7为方形结构，通过机加制造，测量板7的任意三个端角处均设有一个测量球8。所述的横梁、纵梁上各布置一个测量球8，用于校对横梁和纵梁的相对位置。为了便于基准点的选取和测量，测量板7与传感器定位面成空间90°夹角，测量板7和传感器定位面的相对位置精度通过测量球8标定、胶沙补偿保证，测量球8位置公差±0.08mm。所述的数字化安装方法包括以下步骤：(1)飞机通过数字化对合完成对接后，激光跟踪仪4布站于转接工装10M范围内，利用激光跟踪仪构建空间坐标系。通过地面4个以上ERS或TB公共基准点将飞机坐标系和激光跟踪仪4空间坐标系的坐标轴进行对齐拟合。要求构建的空间坐标系的X、Y、Z轴拟合公差不大于±0.08mm，否则需要重新选取基准点。(2)通过四个自制螺栓5和螺纹板6将转接工装3、传感器支座2与机体结构1相连接，采用千分尺检查三者贴合间隙，要求贴合间隙小于0.1mm。选择R＝6.35mm的测量球8，并采用激光跟踪仪4对被引导出机体结构1外部的测量板7上的测量球8进行测量。将测量结果导入理论三维数模，建立理论平面和实测平面的空间对比，如图3。(3)设面ABCD为测量板7的理论平面，面AˊBˊCˊDˊ为其实测平面，通过数模测量和计算得出实测平面相对于理论平面分别绕X、Y、Z轴的偏转角度为α、β、γ。计算α、β、γ三个角度：首先选择测量平面某点，通过整体平移将该点与理论点的某点重合，如A和Aˊ点。过Cˊ点做理论面的法线，法线与理论面相交于C〞点，连接AC〞点。测量AC和AC〞的夹角，该夹角α为实测面相对于理论面绕Y轴的偏转角度。通过旋转指令，使实测平面绕Y轴反方向转动α，测量CD与CˊDˊ的夹角，该角度β为实测面相对与理论面绕X轴的偏转角度。测量AC和AˊCˊ的夹角，该角度γ为实测面相对于理论面绕Z轴的偏转角度。然后，将传感器支架2定位理论面绕X、Y、Z坐标轴旋转α、β、γ后得到传感器支座定位面的实际空间位置，对比测量得到传感器支架2底座补偿块的干涉量和间隙值。最后，通过沿X轴整体平移得出机体结构1的最优补偿方案，原则上首次尽量通过加垫保证，少量打磨。机体结构1补偿后重新按上述步骤连接复测，直到满足设计要求，再进行恢复漆层和最终连接得到合格产品。本专利技术的有益效果为：通过应用本专利技术，能提高装配技术水平，缩短装配生产周期，解决了加速度传感器等精密零件的安装精度和效率问题。在数字化测量系统的监控下，加速度传感器安装支架的装配精度提高20％，安装效率对比传统安装方法提高了50％。通过数字化测量实现机身部件装配关键定位特性的实时在线测量，对机身部件装配效率和质量具有重要意义。附图说明图1为测量示意图；其中，X、Y、Z轴所在坐标系为激光跟踪仪4空间坐标系，P为空间内测量点，d为激光跟踪仪原点与点P的距离，a角为有向线段与z轴正向所夹的角，b角为从正z轴来看自y轴顺时针方向转到有向线段的角。图2为转接工装结构示意图；图3为建立理论平面和实测平面的空间对比图；图中：01机体结构；02传感器支架；03转接工装；04激光跟踪仪；05自制螺栓；06螺纹板；07测量板；08测量球；09支架。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术做进一步说明。为了将关键配合面信息引导到机体外表面，便于测量，本专利技术提供一种加速度传感器的数字化安装方法，该数字化安装方法基于设计的转接工装3实现。转接工装3由五部分组成，分别为支架9、自制螺栓5、螺纹板6、测量板7和测量球8，如图1、图2所示。所述的转接工装3为倒“L”形，包括横梁和纵梁两部分，横梁和纵梁之间设有支架9；所述的横梁一端设有螺纹板6，该螺纹板6与传感器支架2连接，传感器支架2上设有补偿块；横梁另一端与纵梁顶端固接。所述的纵梁底部与测量板7连接。所述的测量板7为方形结构，通过机加制造，测量板7的任意三个端角处均设有一个测量球8。所述的横梁、纵梁上各布置一个测量球8，用于校对横梁和纵梁的相对位置。为了便于基准点的选取和测量，测量板7与传感器定位面成空间90°夹角，测量板7和传感器定位面的相对位置精度通过测量球8标定、胶沙补偿保证，测量球8位置公差±0.08mm。测量过程选取大部件对合站位ERS或TB点，利用激光跟踪仪4构建空间坐标系。转接工装3一端通过自制螺栓5和螺纹板6与传感器支架2、机体结构1连接，激光跟踪仪4对被引导出机体外部的测量板7进行测量。将测量数据导入三维数模，与理论值进行对比。根据测量和计算方法得到满足设计要求的产品：将传感器支座定位面绕X、Y、Z轴偏转角度α、β、γ，得出传感器支架定位面的实际空间位置，对比测量得到传感器支架A、B、C、D四个底座补偿块的打磨或加垫数值。打磨加垫后进行复测，直到满足设计要求。所述的测量和计算方法包括以下步骤：(1)飞机通过数字化对合完成对接后，激光跟踪仪4布站于转接工装10M范围内。通过地面4个以上ERS或TB公共基准点对飞机坐标系和激光跟踪仪坐标系进行对齐拟合。要求建系X、Y、Z轴拟合公差不大于±0.08mm，否则需要重新选取基准点。(2)通过四个自制螺栓5和螺纹板6将转接工装3、传感器支架2与机体结构1相连接。用千分尺检查三者贴合间隙，要求贴合间隙小于0.1mm。选择R＝6.35mm的测量球8，采用激光跟踪仪4对测量板7上的测量球8进行测量。将测量结果导入理论三维数模。建立理论平面和实测平面的空间对比，如图3。实测平面为理论平面绕X、Y、Z坐标轴旋转α、β、γ所得。(3)计算α、β、γ三个角度，首先选择测量平面某点，通过整体平移将该点与理论点重合，如A和Aˊ点。过Cˊ点做理论面的法线。法线与理论面相交于C〞点，连接AC〞点。测量AC和AC〞的夹角。该夹角α为实测面相对于理论面绕Y轴的偏转角度。通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加速度传感器的数字化安装方法，其特征在于，所述的数字化安装方法基于转接工装(3)实现，该转接工装(3)上设有支架(9)、自制螺栓(5)、螺纹板(6)、测量板(7)和测量球(8)；所述的转接工装(3)为倒“L”形，包括横梁和纵梁两部分，横梁和纵梁之间设有支架(9)；所述的横梁一端设有螺纹板(6)，该螺纹板(6)与传感器支架(2)连接，传感器支架(2)上设有补偿块；横梁另一端与纵梁顶端固接；所述的纵梁底部与测量板(7)连接；所述的测量板(7)为方形结构，通过机加制造，测量板(7)的任意三个端角处均设有一个测量球(8)；所述的横梁、纵梁上各布置一个测量球(8)，用于校对横梁和纵梁的相对位置；测量板(7)与传感器定位面成空间90°夹角，测量板(7)和传感器定位面的相对位置精度通过测量球(8)标定、胶沙补偿保证，测量球(8)位置公差±0.08mm；所述的数字化安装方法包括以下步骤：1)飞机通过数字化对合完成对接后，激光跟踪仪(4)布站于转接工装10M范围内，利用激光跟踪仪构建空间坐标系；通过地面4个以上ERS或TB公共基准点将飞机坐标系和激光跟踪仪(4)空间坐标系的坐标轴进行对齐拟合；要求构建的空间坐标系的X、Y、Z轴拟合公差不大于±0.08mm，否则需要重新选取基准点；2)通过自制螺栓(5)和螺纹板(6)将转接工装(3)、传感器支座2与机体结构(1)相连接，采用千分尺检查三者贴合间隙，要求贴合间隙小于0.1mm；选择R＝6.35mm的测量球(8)，并采用激光跟踪仪(4)对被引导出机体结构(1)外部的测量板(7)上的测量球(8)进行测量；将测量结果导入理论三维数模，建立理论平面和实测平面的空间对比；3)设面ABCD为测量板(7)的理论平面，面AˊBˊCˊDˊ为其实测平面，通过数模测量和计算得出实测平面相对于理论平面分别绕X、Y、Z轴的偏转角度为α、β、γ；计算α、β、γ三个角度：首先，选择测量平面某点，通过整体平移将该点与理论点的某点重合，如A和Aˊ点，过Cˊ点做理论面的法线，法线与理论面相交于C〞点，连接AC〞点；测量AC和AC〞的夹角，该夹角α为实测面相对于理论面绕Y轴的偏转角度；通过旋转指令，使实测平面绕Y轴反方向转动α，测量CD与CˊDˊ的夹角，该角度β为实测面相对与理论面绕X轴的偏转角度；测量AC和AˊCˊ的夹角，该角度γ为实测面相对于理论面绕Z轴的偏转角度；然后，将传感器支架(2)定位理论面绕X、Y、Z坐标轴旋转α、β、γ后得到传感器支座定位面的实际空间位置，对比测量得到传感器支架(2)底座补偿块的干涉量和间隙值；最后，通过沿X轴整体平移得出机体结构(1)的最优补偿方案，原则上首次尽量通过加垫保证，少量打磨；机体结构(1)补偿后重新按上述步骤连接复测，直到满足设计要求，再进行恢复漆层和最终连接得到合格产品。...

【技术特征摘要】
1.一种加速度传感器的数字化安装方法，其特征在于，所述的数字化安装方法基于转接工装(3)实现，该转接工装(3)上设有支架(9)、自制螺栓(5)、螺纹板(6)、测量板(7)和测量球(8)；所述的转接工装(3)为倒“L”形，包括横梁和纵梁两部分，横梁和纵梁之间设有支架(9)；所述的横梁一端设有螺纹板(6)，该螺纹板(6)与传感器支架(2)连接，传感器支架(2)上设有补偿块；横梁另一端与纵梁顶端固接；所述的纵梁底部与测量板(7)连接；所述的测量板(7)为方形结构，通过机加制造，测量板(7)的任意三个端角处均设有一个测量球(8)；所述的横梁、纵梁上各布置一个测量球(8)，用于校对横梁和纵梁的相对位置；测量板(7)与传感器定位面成空间90°夹角，测量板(7)和传感器定位面的相对位置精度通过测量球(8)标定、胶沙补偿保证，测量球(8)位置公差±0.08mm；所述的数字化安装方法包括以下步骤：1)飞机通过数字化对合完成对接后，激光跟踪仪(4)布站于转接工装10M范围内，利用激光跟踪仪构建空间坐标系；通过地面4个以上ERS或TB公共基准点将飞机坐标系和激光跟踪仪(4)空间坐标系的坐标轴进行对齐拟合；要求构建的空间坐标系的X、Y、Z轴拟合公差不大于±0.08mm，否则需要重新选取基准点；2)通过自制螺栓(5)和螺纹板(6)将转接工装(3)、传感器支座2与机体结构(1)相连接，采...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩野，陆兴凯，陈栋良，
申请(专利权)人：沈阳飞机工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21