基于实测数据的飞机部件数字化预装配技术研究

发布时间：2017-09-02 19:28

  本文关键词：基于实测数据的飞机部件数字化预装配技术研究

  更多相关文章： 点云 预装配 装配特征 偏差 干涉检测 位姿调整

【摘要】：在飞机部件装配中,由于零件制造偏差、工装安装误差、零件定位误差等因素,经常导致装配件间产生干涉或者间隙,从而出现装配不协调现象。这时就需要对部分零件进行修配与调整以使装配能够顺利进行,而反复的试装、修配需要耗费很多时间和大量劳动力,严重影响了飞机装配的效率和成本。针对此问题,本文提出了一种基于测量点云数据的部件数字化预装配方法。首先扫描测量各构件获取三维点云数据,根据点云数据分析计算构件在虚拟装配后的干涉情况,进而定量指导工程人员进行后续的装配干涉处理。具体研究内容如下:讨论了飞机零件制造与装配中常用的数字化测量技术以及对于测量数据的预处理方法。针对本文所用的测量设备FARO Edge2.7三坐标便携式测量臂所获取的点云数据特点,讨论了其适用的数据预处理方法。研究了基于实测数据的飞机部件装配干涉检测方法。以某复合材料翼盒结构为研究对象,首先对构件进行制造偏差检测,定量地分析实际构件与理论模型的外形偏差。然后针对部件装配中由于制造偏差而导致的干涉问题,提出一种基于测量数据的装配干涉计算方法。通过测量获取构件三维点云数据,利用装配特征确定点云模型位姿,据此分析并计算装配件贴合面的干涉间隙值以及干涉分布情况。最后在MATLAB中开发了该干涉检测算法的原型系统,实现了快速获取两实际构件在装配位置时贴合面的干涉间隙情况。分析了对于装配干涉的处理方法。针对目前对于复合材料构件装配干涉间隙被动处理所带来的一系列问题,提出一种预先处理的方法。在计算机内部对复合材料壁板的位姿进行优化调整,并通过调姿定位器将壁板目标位姿输出到装配现场;然后预先在骨架零件表面设置一定厚度的牺牲层,根据计算出的壁板与骨架之间的干涉间隙值对骨架零件进行余量去除。在给出复合材料翼盒装配协调工艺流程的基础上,详细分析了基于实测数据的翼盒数字化预装配过程。主要内容有零构件测量数据的采集与处理,零件的总体偏差检测、壁厚分析以及变形情况分析,壁板与骨架装配后产生的干涉间隙分析与计算,壁板位姿的数字化调整以及装配间隙的补偿。
【关键词】：点云 预装配 装配特征 偏差 干涉检测 位姿调整
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V262.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 缩略词11-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 引言12-13
• 1.2 飞机装配技术的国内外研究现状13-15
• 1.2.1 国内研究应用现状13
• 1.2.2 国外研究应用现状13-15
• 1.3 本课题研究背景和意义15-16
• 1.4 研究内容与论文结构16-18
• 第二章 数字化测量技术与测量数据预处理18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 数字化测量技术在飞机零件制造与装配中的应用18-23
• 2.2.1 数字测量技术的特点及优势18
• 2.2.2 数据采集中常用的数字化测量设备18-21
• 2.2.3 飞机装配中常用的数字化测量设备21-23
• 2.3 测量数据的预处理23-27
• 2.3.1 噪音点的处理25
• 2.3.2 多视点云拼合25-26
• 2.3.3 数据精简26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 基于实测数据的飞机部件装配干涉检测28-44
• 3.1 引言28
• 3.2 装配件的偏差检测28-34
• 3.2.1 应用三维激光扫描技术进行产品偏差检测的意义28-29
• 3.2.2 产品偏差检测的基准和原则29
• 3.2.3 坐标系的转换29-31
• 3.2.4 产品偏差检测的工作流程31-34
• 3.3 基于实测数据的装配干涉检测34-42
• 3.3.1 点云数据装配特征的拟合35-36
• 3.3.2 点云模型的定位36-37
• 3.3.3 贴合面对的提取37-38
• 3.3.4 点云数据与截平面求交38-41
• 3.3.5 干涉值的计算41-42
• 3.4 干涉检测算法的实现42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第四章 装配干涉的处理44-55
• 4.1 引言44
• 4.2 干涉的处理方法44-45
• 4.3 壁板位姿调整45-53
• 4.3.1 壁板位姿分类及调姿要求45-46
• 4.3.2 壁板位姿调整方法46-51
• 4.3.3 调姿定位器的设计51-53
• 4.4 骨架加工余量的去除53-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第五章 基于实测数据的数字化预装配应用研究55-67
• 5.1 引言55
• 5.2 翼盒装配协调工艺流程55-57
• 5.3 基于实测数据的翼盒数字化预装配实例分析57-66
• 5.3.1 零件点云采集与处理57-58
• 5.3.2 零件偏差检测58-62
• 5.3.3 壁板与骨架的装配协调62-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 全文总结67
• 6.2 工作展望67-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：780472