【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空领域飞行器零件检测设备，特别是涉及一种帽型长桁外形检测装置及检测方法。
技术介绍
1、帽型长桁由复合材料制备而成，其横截面近似帽子形状，包括帽顶、帽腰和两侧的帽底缘条。在客机制造过程中，机身中经常采用帽型长桁加筋壁板的结构形式。加筋壁板的使用实现了蒙皮与长桁的一体化成型，提高了机身整体结构的一体化程度，减少了紧固件用量，简化了整机的安装程序。在加筋壁板结构中帽型长桁作为最主要的纵向构件，承受着机身弯曲引起的轴向力从而提高蒙皮的受压、受剪的失稳临界应力。因此，需要对帽型长桁的轴线度进行严格控制，以保证其受力均匀。此外，在多块加筋壁板装配过程中帽型长桁需要与加强框进行配合。为避免加强框与帽型长桁之间发生干涉，需要对壁板上帽型长桁的面轮廓度进行严格控制。综上，在加筋壁板检验过程中帽型长桁的外形检测尤为重要。
2、长桁轴线的定义通常为长桁轴线面与壁板内表面的交线。目前，行业内长桁轴线度的检测方法有使用激光投影仪检测帽底缘条边缘位置、使用卡板对帽腰和帽顶位置进行定位检测等。但在实际检验过程中，使用激光投影仪检测帽底缘条边缘位置无法验证长桁帽腰状态，可能会导致由于长桁帽腰位置偏移导致实际长桁轴线发生偏移，且该方法检测精度受投影线宽的影响通常大于1mm，不能满足轴线度公差在±2mm以内的检测需求。此外，在实际生产过程中双曲加筋壁的帽型长桁不同截面的姿态和位置均可能不同。若使用定位卡板对长桁轴线度进行检测需要大量的卡板，且卡板自重较大，拆装和搬运过程操作难度大，且每次拆装卡板均需要重新进行定位调试。
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4、除此之外，业内也有使用定位卡板对长桁两侧帽腰和帽顶型面进行定位检测，从而评估长桁轴线位置，但该方法需要拆装、搬运、定位和匹配不同位置长桁的定位卡板，大大影响检验长桁轴线度检测的工作效率。因此，亟需开发一种帽型长桁轴线度的检测方法及装置，提高长桁轴线度的检测效率和准确性。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种帽型长桁外形检测装置及检测方法，用于解决现有技术中采用激光投影仪检测帽底缘条无法验证帽腰形态、以及采用定位卡板检测帽顶和帽腰工作效率低的问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种帽型长桁外形检测装置，包括检测工作台、检测机构、夹持机构，待测长桁固定在检测工作台上；所述夹持机构与待测长桁的外表面夹持贴合；所述检测机构包括激光跟踪仪和靶球，所述激光跟踪仪放置在地面上，所述靶球设置在夹持机构上、且检测时靶球与待测长桁的外表面贴合；所述激光跟踪仪获取靶球的位置信息。
3、优选的，所述夹持机构包括快拆夹具、压力传感器、弹簧、电池槽、以及驱动连接杆，所述压力传感器设置在快拆夹具靠近待测长桁的内壁上，所述压力传感器上连接有指示灯；所述弹簧的一端与压力传感器固定连接，弹簧的另一端与靶球固定连接；所述电池槽设置在快拆夹具上且电池槽中设置有电池组；所述指示灯与电池组、压力传感器连接；所述驱动连接杆的一端与快拆夹具的侧壁固定连接。
4、优选的，所述快拆夹具包括帽顶检测夹具、以及帽腰检测夹具，所述帽顶检测夹具靠近帽顶的端面与待测长桁的帽顶具有相同的弧度，所述帽腰检测夹具靠近帽腰的端面与待测长桁的帽腰具有相同的弧度；所述帽顶检测夹具的端面上开设有帽顶连接凹槽，所述帽腰检测夹具的一端端面上设置有帽腰连接凸头，所述帽腰连接凸头插接在帽顶连接凹槽中。
5、优选的，所述快拆夹具还包括帽底检测夹具，所述帽底检测夹具靠近帽底的端面与待测长桁的帽底缘条具有相同的弧度；所述帽腰检测夹具远离帽腰连接凸头的端面上还开设有帽腰检测夹具延伸槽；所述帽底检测夹具的一端还设置有帽底连接凸头，所述帽底连接凸头插接在帽腰检测夹具延伸槽中。
6、优选的，还包括驱动机构，所述驱动机构包括手推延长杆，或遥控驱动模块，所述手推延长杆与驱动连接杆可拆卸连接，或遥控驱动模块与驱动连接杆可拆卸连接。
7、为实现上述目的或其他目的，本专利技术还公开一种帽型长桁外形检测方法，采用上述的帽型长桁外形检测装置，夹持机构包括快拆夹具、压力传感器、指示灯、电池槽、以及弹簧，所述压力传感器设置在快拆夹具的内壁上，所述弹簧的两端分别与压力传感器、靶球连接；所述电池槽中设置有电池组，所述指示灯与电池组、压力传感器连接；步骤如下：
8、s1：使用激光跟踪仪获取检测工作台上基准点的实际坐标信息，激光跟踪仪根据基准点的实际坐标和设计数模中的基准点的理论坐标对检测工作台进行坐标系转化，得到设计数模中的标准长桁理论型面；
9、s2：将待测长桁置于检测工作台上，并且使用定位销对待测长桁进行固定；
10、s3：将夹持机构放在待测长桁的表面，夹持机构的自身重力将靶球通过弹簧接触到待测长桁表面，当压力传感器检测到弹簧压力时，指示灯亮；
11、s4：使用激光跟踪仪获取各个靶球的三维坐标，激光跟踪仪自动计算各个靶球在待测长桁型面上的接触点的三维坐标，将靶球与待测长桁接触点的三维坐标与标准长桁理论型面上对应点的三维坐标进行比对，可得到待测长桁的型位偏差；
12、s5：将步骤s4中得到的偏差代入到计算公式中进行计算，判断待测长桁的型面是否合格；s6：使夹持机构在待测长桁上移动，重复步骤s4-s5，检测该处待测长桁的型面是否合格。
13、优选的，步骤s4中标准长桁理论型面是标准长桁和检测工作台在飞机坐标系下的理论外形，该理论外形是通过设计数模转化而成，上述的设计数模存储于激光跟踪仪中，通过步骤s1和s2可将检测工作台上的待测长桁进行坐标系转化，使其和标准长桁处于相同的坐标系下从而评估待测长桁和标准长桁的型位偏差。
14、优选的，步骤s4中待测长桁上的点分为帽腰型面上的点、帽顶型面上的点，其中待测长桁上实际帽腰型面上的点与标准长桁上理论帽腰型面上对应点之间的偏差分别为x1、x2、………xn；待测长桁上实际帽顶型面上的点与标准长桁上理论帽顶型面上对应点之间的偏差分别为y1、y2、……yn。
15、优选的，步骤s5中的计算公式如下：
16、公式一：
17、公式二：l≤|d|；
18、公式中的α为帽顶与帽腰夹角的补角；
19、ymax为帽顶型面偏差距离最大值；
20、xmax为帽腰型面偏差距离最大值；
21、l为理论长桁轴线和实际长桁轴线在检测截面上对应点之间的距离；
22、d为长桁轴线本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种帽型长桁外形检测装置，其特征在于：包括检测工作台(1)、检测机构、夹持机构，待测长桁(3)通过定位销(106)固定在检测工作台(1)上；所述夹持机构与待测长桁(3)的外表面夹持贴合；所述检测机构包括激光跟踪仪(2)和靶球(9)，所述靶球(9)设置在夹持机构上、且检测时靶球(9)与待测长桁(3)的外表面贴合；所述激光跟踪仪(2)获取靶球(9)的位置信息。
2.根据权利要求1所述的帽型长桁外形检测装置，其特征在于：所述夹持机构包括快拆夹具、压力传感器(7)、弹簧(8)、电池槽(14)、以及驱动连接杆(10)，所述压力传感器(7)设置在快拆夹具靠近待测长桁(3)的内壁上，所述压力传感器(7)上连接有指示灯(6)；所述弹簧(8)的一端与压力传感器(7)固定连接，弹簧(8)的另一端与靶球(9)固定连接；所述电池槽(14)设置在快拆夹具上，且电池槽(14)中设置有电池组；所述指示灯(6)与电池组、压力传感器(7)连接；所述驱动连接杆(10)的一端与快拆夹具的侧壁固定连接。
3.根据权利要求2所述的帽型长桁外形检测装置，其特征在于：所述快拆夹具包括帽顶检测夹具(
4.根据权利要求3所述的帽型长桁外形检测装置，其特征在于：所述快拆夹具还包括帽底检测夹具(11)，所述帽底检测夹具(11)靠近帽底的端面与待测长桁(3)的帽底缘条具有相同的弧度；所述帽腰检测夹具(5)远离帽腰连接凸头的端面上还开设有帽腰检测夹具延伸槽；所述帽底检测夹具(11)的一端还设置有帽底连接凸头，所述帽底连接凸头插接在帽腰检测夹具延伸槽中。
5.根据权利要求2所述的帽型长桁外形检测装置，其特征在于：还包括驱动机构，所述驱动机构包括手推延长杆(12)，或遥控驱动模块(13)，所述手推延长杆(12)与驱动连接杆(10)可拆卸连接，或遥控驱动模块(13)与驱动连接杆(10)可拆卸连接。
6.一种帽型长桁外形检测方法，采用权利要求1-5任一项所述的帽型长桁外形检测装置，夹持机构包括快拆夹具、压力传感器(7)、指示灯(6)、电池槽(14)、以及弹簧(8)，所述压力传感器(7)设置在快拆夹具的内壁上，所述弹簧(8)的两端分别与压力传感器(7)、靶球(9)连接；所述电池槽(14)中设置有电池组，所述指示灯(6)与电池组、压力传感器(7)连接；其特征在于：步骤如下：
7.根据权利要求6所述的帽型长桁外形检测方法，其特征在于：步骤S1中的设计数模存储在激光跟踪仪(2)中，上述设计数模用于将检测工作台(1)上的待测长桁(3)进行坐标系转化，使待测长桁(3)和标准长桁处于相同的坐标系下从而评估待测长桁(3)和标准长桁的型位偏差。
8.根据权利要求6所述的帽型长桁外形检测方法，其特征在于：步骤S4中待测长桁(3)上的点分为帽腰型面上的点、帽顶型面上的点，其中待测长桁(3)上实际帽腰型面上的点与标准长桁上理论帽腰型面上对应点之间的偏差分别为X1、X2、………Xn；待测长桁(3)上实际帽顶型面上的点与标准长桁上理论帽顶型面上对应点之间的偏差分别为Y1、Y2、……Yn。
9.根据权利要求8所述的帽型长桁外形检测方法，其特征在于：步骤S5中的计算公式如下：
...【技术特征摘要】
1.一种帽型长桁外形检测装置，其特征在于：包括检测工作台(1)、检测机构、夹持机构，待测长桁(3)通过定位销(106)固定在检测工作台(1)上；所述夹持机构与待测长桁(3)的外表面夹持贴合；所述检测机构包括激光跟踪仪(2)和靶球(9)，所述靶球(9)设置在夹持机构上、且检测时靶球(9)与待测长桁(3)的外表面贴合；所述激光跟踪仪(2)获取靶球(9)的位置信息。
2.根据权利要求1所述的帽型长桁外形检测装置，其特征在于：所述夹持机构包括快拆夹具、压力传感器(7)、弹簧(8)、电池槽(14)、以及驱动连接杆(10)，所述压力传感器(7)设置在快拆夹具靠近待测长桁(3)的内壁上，所述压力传感器(7)上连接有指示灯(6)；所述弹簧(8)的一端与压力传感器(7)固定连接，弹簧(8)的另一端与靶球(9)固定连接；所述电池槽(14)设置在快拆夹具上，且电池槽(14)中设置有电池组；所述指示灯(6)与电池组、压力传感器(7)连接；所述驱动连接杆(10)的一端与快拆夹具的侧壁固定连接。
3.根据权利要求2所述的帽型长桁外形检测装置，其特征在于：所述快拆夹具包括帽顶检测夹具(4)、以及帽腰检测夹具(5)，所述帽顶检测夹具(4)靠近帽顶的端面与待测长桁(3)的帽顶具有相同的弧度，所述帽腰检测夹具(5)靠近帽腰的端面与待测长桁(3)的帽腰具有相同的弧度；所述帽顶检测夹具(4)的端面上开设有帽顶连接凹槽，所述帽腰检测夹具(5)的一端端面上设置有帽腰连接凸头，所述帽腰连接凸头插接在帽顶连接凹槽中。
4.根据权利要求3所述的帽型长桁外形检测装置，其特征在于：所述快拆夹具还包括帽底检测夹具(11)，所述帽底检测夹具(11)靠近帽底的端面与待测长桁(3)的帽底缘条具有相同的弧度；所述帽腰检测夹具(...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈安，叶玉恒，赵洪宝，齐磊，
申请(专利权)人：中建材上海航空技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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