基于全三维模型的飞机大部件装配对接测量方法及实验研究

摘要

伴随着―工业4.0、―先进制造业伙伴计划和―中国制造202等一系列国际战略规划的进行，我国的飞机制造业正面临着前所未有的机遇及挑战。完全实现飞机数字化智能装配既是飞机制造业的长远目标又是当前迫切需求。随着基于模型定义（MBD）技术在航空制造业中的应用牵引，全三维模型的飞机数字化装配测量技术已经进入当前的飞机数字化制造领域，并成为一种新生的发展趋势，使得基于全三维飞机大部件装配对接的实现具备了必要的技术基础。为保证飞机大部件对接装配质量，本课题提出了基于全三维模型的飞机大部件装配对接测量方法及实验研究。为飞机大部件装配对接过程中的相互位姿测量建立可靠的高精度测量平台，同时有效减少了飞机大部件装配对接的预装次数，减轻操作人员劳动量，降低出错率，从而达到提高飞机大部件自动装配对接可靠性的目的。
　　本研究主要内容包括：⑴研究了基于iGPS激光测量技术的飞机大部件装配对接测量网络构建方法。基于iGPS激光测量技术建立飞机大部件位姿测量网络构建模型，提出对接测量网络发射器最佳布站方法。为飞机大部件装配对接过程中的各对接分系统对象之间的相互位姿测量建立可靠的高精度测量平台。⑵研究了飞机大部件位姿参数优化方法。在对大部件位姿描述的前提下，提出移动部件当前位姿参数求解方法；结合飞机大部件装配对接工艺要求，提出多目标优化的移动部件装配目标位姿求解方法，通过仿真实验验证算法可靠、可行；最后对驱动定位器进行解算，获取定位器驱动量。⑶研究了调姿基准点最佳布设方法。建立位姿测量不确定度模型，对飞机大部件位姿测量不确定度进行仿真分析，优化设计调姿基准点布设方式，通过仿真实验验证调姿基准点最佳布设方法有效可行。⑷基于全三维的飞机大部件模型，对飞机大部件对接虚拟装配模型仿真设计，提出基于理论模型的对接基准模型构建方法，实现对接基准部件的快速模型构建。深入研究三维可视化干涉检测技术，建立三维干涉参数求解模型及优化算法，采用三维可视化方法对飞机大部件虚拟装配对接后干涉分布进行实验分析。⑸提出了一种基于全三维的飞机大部件装配对接测量方案可视化评估方法，并编制相应的评估工具，通过实验验证该方法以可视化显示的形式在飞机大部件实际试装前对飞机大部件位姿测量网络进行可视化辅助构建，给出调姿基准点测量精度评价及移动部件位姿测量精度评价结果，保证大部件位姿测量精度；并通过虚拟对接后的三维可视化干涉分布检测结果对装配对接方案可行性进行预测。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 研究目的和意义

1.3 国内外研究现状

1.4 主要研究内容

1.5 本章小结

第二章飞机大部件装配对接测量网络构建方法

2.1 引言

2.2 飞机大部件对接测量流程

2.3 大部件装配对接测量基准体系

2.4 位姿测量网络构建

2.5 位姿测量网络精度分析及最佳布站

2.6 位姿测量网络标定实验

2.7 本章小结

第三章 飞机大部件对接位姿参数优化建模与仿真

3.1 引言

3.2 位姿描述

3.3 移动部件当前位姿参数求解

3.4 多目标优化的装配目标位姿优化

3.5 驱动定位器解算

3.6 本章小结

第四章 调姿基准点最佳布设方法

4.1 引言

4.2 位姿测量不确定度分析

4.3 调姿基准点布设仿真

4.4 仿真实验

4.5 本章小结

第五章 虚拟装配对接三维可视化干涉检测分析

5.1 引言

5.2 飞机大部件对接虚拟装配仿真设计

5.3 虚拟对接三维可视化干涉检测分析

5.4 仿真实验

5.5 本章小结

第六章 装配对接测量方案可视化评估方法

6.1 引言

6.2 初始化设置

6.3 对接测量精度三维可视化评价

6.4 对接干涉三维可视化评价

6.5 本章小结

总结与展望

1. 研究内容总结

2. 论文创新点

3. 研究展望

攻读博士期间的研究成果及发表的学术论文

致谢

参考文献