基于动态工艺模型的制造符合性保证远程检查方法技术

本发明专利技术公开了一种基于动态工艺模型的制造符合性保证远程检查方法，基于模型远程进行制造符合性保证检查，针对机身大部件对接过程工艺复杂、准确度保障困难、效率低等问题，提出一种通过实时测量数据进行试装配的仿真模型；针对飞机结构件装配检验效率低等问题，建立一种装配与检验模型；针对制造符合性检查活动和数据无法动态管理和系统监督，制造过程无法实时监测追踪等问题，开发基于动态工艺模型的制造符合性保证辅助工具系统。本发明专利技术集成装配过程仿真、装配工艺及结构件检验、辅助制造符合性检查三方面，大幅度提高飞机生产制造活动效率以及提升装配准确度，具有广阔的工程应用价值。值。值。

【技术实现步骤摘要】
基于动态工艺模型的制造符合性保证远程检查方法


[0001]本专利技术属于航空
，具体涉及一种制造符合性保证远程检查方法。

技术介绍

[0002]飞机装配对飞机整体的生产流程、总体装配质量和生命周期有着重要影响。飞机装配过程中最关键的技术环节是机身装配，但是其装配工艺流程繁多，装配环境复杂。尤其在机身大部件插入式对接过程中更存在对接端面不可见、不可测的固有难题，更易导致插接过程中干涉或间隙不均匀问题的出现，最终导致反复试装和连接质量一致性的下降，影响装配效率和局部结构的疲劳特性。随着数字孪生概念的提出以及现代先进测量技术的发展，可通过三维数字化测量设备获得较高精度的零件表面数据，构建能够一一映射零件的真实状态信息的数字孪生模型，以数学分析的方法预测实际工况下的零件装配完成后的关键特征点的精度，这在一定程度上节约了成本和时间，对提高飞机的装配准确度以及指导后续的装配工作具有重要的意义。但基于数字孪生技术的应用仍停留在概念的描述层面，现还没有文献研究数字孪生在实际装配体偏差预测方面实现的技术方法。
[0003]同时，现代飞机对轻质、经济、安全和长寿命的追求，对飞机制造、安装精度提出了更高的要求，而飞机零部件装配精度在很大程度上决定了飞机的最终质量，因此，飞机装配过程中以及装配完成后的测量检验非常重要。在传统的飞机装配中，检验人员根据数模、设计技术文件、AO等文件，对装配过程中设计和工艺提出检验要求的特性进行检验，确定检验顺序、检验方法/工具等信息。这就要求现场检验人员必须通过翻阅设计技术文件、AO、质量要求、检验规范等多种文件才能确定检验项目和检验方法。而当现场检验人员更换时又需要重新熟悉上述文件，才能确定检验工作内容，检验工作过于依赖检验人员个人的经验知识，无法保证装配检验工作的效率。为了形象化的表示装配检验经验知识，需要借助三维模型结合装配检验信息，作为指导现场检验人员的文件。目前，虽然飞机研制实现了三维CAD/CAM为核心的数字化技术，但是在产品设计过程中创建的只是产品几何模型，产品检测数据未在产品制造过程中有效表达，尚未创建适用于产品检测的数字化模型，也在一定程度上阻碍了数字化测量技术的推广和应用。为提高装配现场的检验工作效率，定义三维装配件检验模型，将产品的检验检测信息完整的表达在三维模型中，给现场检验人员提供直观的检验数据，需要开发必要的专用建模工具、制定建模规范。
[0004]在制造符合性检查方面，制造符合性检查工作是民机适航管理工作的一个重要环节，涉及到民机产品的设计、制造、工艺、试验等多个方面。制造符合性检查的实施原则是完整性、充分性和可追溯性，按照AP
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R4《航空器型号合格审定程序》，制造符合性检查的过程和要点为：(1)文件评审，其内容主要包括对零部件图纸、材料规范、工艺文件、制造大纲、构型清单等以及与之相关的偏离处理文件的检查，通过文件评审掌握零部件的构型和状态，为现场检查提供依据；(2)现场检查，其内容主要包括检查零部件外观、尺寸、公差及各种关键特性和重要特性，以及人员资质、设备工装的状态等，现场检查还包括对特种工艺过程或验证试验的目击检查。现场检查完成后，需要撰写检查记录表及试验观
察报告等，并对检查中存在的问题进行记录和汇报，并跟踪处理偏离项或不满意项。现阶段，国内尚缺乏针对制造符合性检查活动和数据如何进行动态管理和系统监督的管理方法，无法实现对民机研制过程中的制造过程进行时时跟踪，不具备对检查节点的动态控制能力。适航工序的确定、适航检查提请、适航资料的归档汇总、适航资料的传递等工作缺少信息化手段支撑，依托人工编发收集、传递项目清单文件，不能和现有的信息化平台实现有效对接，未能体现信息化的优越性。同时适航工序在指令上确定由工艺人员完成，容易发生适航工序的漏项或错项。目前，飞机在制造符合性检查业务方面缺少可以使用的相关信息化方法。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于动态工艺模型的制造符合性保证远程检查方法，基于模型远程进行制造符合性保证检查，针对机身大部件对接过程工艺复杂、准确度保障困难、效率低等问题，提出一种通过实时测量数据进行试装配的仿真模型；针对飞机结构件装配检验效率低等问题，建立一种装配与检验模型；针对制造符合性检查活动和数据无法动态管理和系统监督，制造过程无法实时监测追踪等问题，开发基于动态工艺模型的制造符合性保证辅助工具系统。本专利技术集成装配过程仿真、装配工艺及结构件检验、辅助制造符合性检查三方面，大幅度提高飞机生产制造活动效率以及提升装配准确度，具有广阔的工程应用价值。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：
[0007]步骤1：搭建基于动态工艺模型的仿真验证实验环境；
[0008]步骤1
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1：以飞机前机身和中机身的比例试验件为验证对象，搭建硬件与软件集成系统；
[0009]所述集成系统的硬件部分包括照相测量部分和筒段支撑调姿部分；所述照相测量部分包括两组相机和相机支撑架，相机安装在相机支撑架上，用于获取机身部件上关键特征点的位置信息，实现机身筒段位姿数据实时测量；所述机身筒段支撑调姿部分包括六自由度运动平台、保型工装托架和静支撑台，所述六自由度运动平台用于控制机身筒段的六个方向自由度，所述静支撑台和六自由度运动平台上各自装有保型工装托架，用于固定支撑筒段样件，以实现对接部件的位置和姿态的准确控制；
[0010]所述集成系统的软件部分包括测量模块、姿态调整模块、预装配试装仿真模块和数据通讯模块；所述测量模块完成机身筒段的空间位姿数据测量、装配环境中的各坐标系变换统一；所述姿态调整模块通过上位控制软件接收测量数据信息，驱动运动平台搭载中机身筒段试验件完成空间的横滚、俯仰、偏转和平移的姿态变化，完成中机身与前机身筒段试验件的插入式对接；所述预装配试装仿真模块通过使用手持式3D 扫描仪对机身筒段试验件对接端面进行扫描，获取基于现场实测的三维点云数据；所述数据通讯模块用于上面三个模块之间的通讯；
[0011]步骤1
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2：对机身筒段比例试验件进行定位安装
[0012]前机身筒段比例试验件放置于静支撑台，中机身筒段比例试验件放置于六自由度运动控制平台；
[0013]步骤1
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3：机身部件特征点位姿数据动态测量
[0014]测量前将两个相机推至测量区域前方2m远，两台相机距离设定为3m；调节相机角度放置在相机支撑架上，高度为1.7m；在两段筒段对接面端面、外形轮廓面均匀布设摄影码标志点，在对接和测量过程中监测静端筒段和动端筒段的位置姿态关系；启动照相测量部分，在通过标定相机进行照相测量部分位置标定定向后，进行实时动态的机身部件位姿信息测量获取；
[0015]步骤1
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4：六自由度运动平台对动筒段进行调姿；
[0016]六自由度运动平台中的集成控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动态工艺模型的制造符合性保证远程检查方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：搭建基于动态工艺模型的仿真验证实验环境；步骤1
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1：以飞机前机身和中机身的比例试验件为验证对象，搭建硬件与软件集成系统；所述集成系统的硬件部分包括照相测量部分和筒段支撑调姿部分；所述照相测量部分包括两组相机和相机支撑架，相机安装在相机支撑架上，用于获取机身部件上关键特征点的位置信息，实现机身筒段位姿数据实时测量；所述机身筒段支撑调姿部分包括六自由度运动平台、保型工装托架和静支撑台，所述六自由度运动平台用于控制机身筒段的六个方向自由度，所述静支撑台和六自由度运动平台上各自装有保型工装托架，用于固定支撑筒段样件，以实现对接部件的位置和姿态的准确控制；所述集成系统的软件部分包括测量模块、姿态调整模块、预装配试装仿真模块和数据通讯模块；所述测量模块完成机身筒段的空间位姿数据测量、装配环境中的各坐标系变换统一；所述姿态调整模块通过上位控制软件接收测量数据信息，驱动运动平台搭载中机身筒段试验件完成空间的横滚、俯仰、偏转和平移的姿态变化，完成中机身与前机身筒段试验件的插入式对接；所述预装配试装仿真模块通过使用手持式3D扫描仪对机身筒段试验件对接端面进行扫描，获取基于现场实测的三维点云数据；所述数据通讯模块用于上面三个模块之间的通讯；步骤1
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2：对机身筒段比例试验件进行定位安装前机身筒段比例试验件放置于静支撑台，中机身筒段比例试验件放置于六自由度运动控制平台；步骤1
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3：机身部件特征点位姿数据动态测量测量前将两个相机推至测量区域前方2m远，两台相机距离设定为3m；调节相机角度放置在相机支撑架上，高度为1.7m；在两段筒段对接面端面、外形轮廓面均匀布设摄影码标志点，在对接和测量过程中监测静端筒段和动端筒段的位置姿态关系；启动照相测量部分，在通过标定相机进行照相测量部分位置标定定向后，进行实时动态的机身部件位姿信息测量获取；步骤1
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4：六自由度运动平台对动筒段进行调姿；六自由度运动平台中的集成控制系统对照相测量部分获取的数据进行解算，将其转换成能被六自由度运动平台读取的格式，得出调姿运动的数据参数，然后六自由度运动平台进行调姿运动；步骤1
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5：照相测量部分进行偏差验证；调姿结束后，再次通过照相测量部分获取机身筒段位姿信息，查验此次调姿是否满足对接设计偏差，如果不满足，则重复步骤1
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3和步骤1
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4；步骤1
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6：预装配仿真验证；通过使用手持式3D扫描使用采用三维点云数据进行建模，在虚拟环境进行一次装配仿真，在每一次实际对接之前，在PC机上先进行一次试装配，验证调姿是否满足对接要求；步骤1
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7：对接完成；上述验证均通过则进行最后的插入式对接，完成对接；
步骤2：建立装配和检验工艺模型；步骤2
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1：装配体检验模型几何集定义；提取装配件工艺模型的总工序模型完成装配件检验对象模型的建立；当不存在对应的装配件工艺模型时，采用如下方法建立检验对象模型：步骤2
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1：获取装配件检验模型类型；在DPM环境下，使用MBOM编辑器提取零组件模型，包括待装、参装、装配单元产品零组件及工装零组件四部分，其中待装零组件、参装零组件、装配单元零组件属于产品模型，使用MA建立；工装零组件属于资源模型，使用MK建立；获取装配件检验模型类型，以便使用与其相对应的格式建立模型；步骤2
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2：建立待装零组件；进入DELMIA DPM模块，导入产品模型，打开MBOM编辑器；点击创建，弹出对话框，在结构树或模型区选取待装零组件；建立待装零组件；步骤2
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3：建立参装零组件；进入DELMIA DPM模块，导入产品模型，打开MBOM编辑器；点击创建，弹出对话框，在结构树或模型区选取待装零组件；建立参装零组件；步骤2
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4：提取新建的装配体检验模型并命名；将待装零组件、参装零组件另存为新的Product文件，命名为“XXX”，生成XXX
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Manufacturing assemblies.Product文件，完成待装零组件与参装零组件的定义；步骤2
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5：新建安装要求模型；从产品设计安装要求模型.Part文件中提取所需的几何集与属性信息，建立安装要求模型
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JY.Part文件；在装配件检验模型中，定义安装要求模型有两种情况：第一种情况：需要安装要求模型中的全部信息，以加载产品零组件的方式加载一个或多个安装要求模型，其中的全部信息都作为装配件检验模型的信息；第二种情况：只需要安装要求模型中的部分信息，通过提取安装要求模型的几何集和属性集，选择装配件检验模型中需要定义的紧固件、密封信息，形成针对装配件检验模型的安装要求模型，减少模型的数据量；步骤2
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6：加载工装零组件，完成几何集定义；导入工装零组件，完成待装零组件、参装零组件与工装零组件的定义；若需要安装要求检验模型.Part文件，在Product节点下导入该文件，完成几何集定义...

【专利技术属性】
技术研发人员：康永刚，陈志豪，陈明远，杨文武，肖欢，王天宇，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：