飞机蒙皮零件三维光学测量技术条件分析

汪海峰 张莉

摘 要：飞机蒙皮零件是一种具有复杂曲面的薄壁零件，对于飞机正常应用有着极为重要的作用。在该零件的生产活动中，如何开展数字化测量工作一直以来都是蒙皮零件制造的难题。近年来，在我国三维光学测量技术水平不断提高的背景下，将该技术应用到飞机蒙皮零件测量工作中，能够改善传统飞机蒙皮零件测量工作，但是因为受到测量技术条件等因素的限制，规范化的测量工作一直难以在企业中有序开展。本文主要内容分析了飞机蒙皮零件三维光学测量技术条件，希望能为我国飞机蒙皮零件测量工作的开展有所启示。

关键词：飞蒙皮零件;三维光学;测量技术

1.飞机蒙片零件三维光学检测内容

针对于一般机械零件的检测工作而言，通常情况下都是参考国家标准化组织为产品开发全过程构建的产品结合技术规范系列标准，其中对零件的公差定义、标注、基准参考体系等都进行了规定。飞机蒙皮身为一种带有自由曲面的钣金件，不仅零件形状较为复杂，并且还容易变形。结合当前我国飞机蒙片零件检测工作的开展情况来看，检测内容包含有曲面外缘型值公差、周边外形尺寸公差、表面质量要求等，除了曲面外缘型值公差、单曲面蒙皮的百分比连线波纹度、周边外形尺寸公差这三项之外，其余零件部分的检测工作需要采取其他方法进行[1]。

在当前我国检测技术与公差技术不断发展的今天，在相关工程项目中越来越多的企业开始通过形状、位置公差等综合公差来代替尺寸公差。

2.测量方法与技术条件

本文主要内容探究了光学扫描、摄影测量两种测量方法，这两种测量方法都是三维光学中最典型的测量方法，从测量准备到零件放置、外形测量等方面探究了有关技术条件。

2.1测量方法

无论是光学扫描还是摄影测量，这两种测量技术都可以应用于测量复杂曲面表面数据。在应用光学扫描技术开展相关工作时，适合采集零件表面的大量点云数据，对于较为复杂的蒙片零件，在测量过程中需要多次变换角度进行测量，然后将所谓测量数据进行拼接。测量人员需要注意的是数据拼合的过程中会存在一定累积误差。在应用摄影测量技术开展蒙片测量工作时，需要采集蒙片零件表面的粘贴记点，一般情况下蒙片表面的数据点密度十分稀疏，但是优点是所有测量数据没有累积误差。在对蒙皮零件的周边导孔以及周边线开展测量工作时，可以应用视觉适配器、手持测量笔对蒙皮零件进行测量[2]。

2.2测量前准备

在应用光学测量法对蒙片零件表面进行测量时，对于零件表面的光学也有一定要求，对于存在高度反光或者本身颜色为黑色的蒙皮零件，需要在其表面均匀涂抹一些显影剂，随后再开展测量工作。

光学扫描技术与摄影测量技术开展三维光学测量工作时，首先要在蒙片零件表面粘贴一些标记点，直接粘贴在零件表面即可。在应用摄影测量技术开展相关工作时要注意，无论是数据点过密还是数据点过于稀疏，最终都会导致蒙片零件的曲面难以描述，基于此，工作人员要注意，蒙片表面的标记点间距不能过大。根据相关调查研究显示，已经存在检测经验的发达国家航空企业，在有关检测文件中对球面进行测量时，至少要求每10°便要分布一个测量点[3]。

2.3蒙皮零件放置

飞机蒙皮零件本身薄壁且尺寸大，因此容易在外力作用下发生变形现象，基于此，在测量工作中要对飞机蒙骗零件进行支撑。部分蒙片零件的公差要求一般情况下是会在外载加力的情况下给出的，因此有关蒙片零件应用也在加载外力的情况下对相关零件进行测量。

在开展数字化测量工作时，需要将飞机蒙皮零件进行合理放置，以免在外力等因素的影响下，导致蒙片变形、损坏。常见的蒙片零件放置方式有自由状态、模胎支撑以及模胎支撑加外力三种。具体情况如下图所示。

2.4蒙皮零件外形测量

2.4.1表面测量

在对飞机蒙皮表面开展测量工作时，可以应用光学扫描测量方法或者摄影测量方法进行，也可以采用两种综合设备进行测量。在应用两种测量手段开展外形测量工作时，首先需要采用摄影测量方法获取蒙片表面黏贴的坐标，而后再应用这些标记点开展扫描工作，随后将所有扫描的点进行高精度拼合。

2.4.2特征线测量

针对于蒙片零件而言，特征线指代的是该零件部位的周边线与零件表面的截面线，一般情况下，截面线位于飞機蒙皮曲度方向的横、纵切面上。在对蒙片零件的周边线开展测量工作时，可以采用光学扫描测量器或者手持式测笔开展测量工作。在测量过程中一条边的测量点最少为5点。在测量截面线时可以采用间接测量法，也可以应用手持式测笔开展特征线测量工作。

2.4.3导孔测量

在应用光学扫描测量设备对飞机蒙皮零件导孔开展测量工作时，需要采用专用的特征视觉适配器开展测量工作，或者可以选用手持测笔开展相关工作。在应用特征视觉适配器开展测量工作时需要注意，适配器与导孔之间的配合间隙要小于导孔孔径极限偏差的1/3.

3.检测定位与误差计算

在完成测量工作之后需要对飞机蒙片零件部位测量结果开展检测定位与误差计算，在此过程中需要采用定位基准部位的测量数据点以及相关理论模型进行配准。结合当前我国飞机蒙片零件的商用测量数据分析软件来看，在此类软件当中多数情况下都是推荐应用六位定位、最佳配准等配准方法，在完成检测定位工作之后才可以对蒙片零件的边线轮廓、曲面轮廓度等误差进行计算。

结语：综上所述，结合当前我国飞机蒙片零件三维光学测量技术的开展情况来看，常见的三维光学测量技术包含有摄影测量法与光学扫描法，在应用这两种方法开展测量工作时要注意做好测量前准备、蒙皮零件放置工作，合理应用测量手段，完成测量工作后还要对测量结果开展检测定位与误差计算，最终得出准确有效的测量数值，为后期飞机蒙片零件的应用提供保障。

参考文献：

[1]吴丽丽， 王燕， 刘胜兰，等. 飞机蒙皮零件三维光学测量技术条件研究*[J]. 航空制造技术， 2016， 59（19）：105-109.

[2]白穆， 谭正文， 王大伟. Analysis on the Overheat of Slat Skin Based on Fault Tree%基于故障树方法的某型飞机缝翼蒙皮过热原因分析[J]. 航空维修与工程， 2016， 000（006）：92-94.