CN108332640A - 一种飞机舱门圆弧面误差检测方法 - Google Patents

一种飞机舱门圆弧面误差检测方法 Download PDF

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路永
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Abstract

本发明提供了一种飞机舱门圆弧面误差检测方法，在产品上建立产品的定位坐标系，对产品进行扫描操作。在测量软件的扫描功能模块中设置相应参数项。完成扫描操作后，从扫描出的坐标数据点数据中提取顶点的坐标数据。对顶点的坐标数据沿其矢量方向反向偏移理论半径后的坐标数据是圆心的坐标数据。与理论数值进行对比，根据对比的结果微调测量坐标系，直到各数据点的偏差状况达到最佳状态，评价各点的偏差情况，获得形状误差的评价结果。

Description

一种飞机舱门圆弧面误差检测方法
技术领域
本发明属于数字化检测领域，用于在三坐标测量机上检测大半径小圆弧形状误差，对这种误形状误差的检测要求在飞机制造领域常见于飞机的舱门圆弧面检测和飞机窗框的圆弧面检测。
背景技术
在飞机制造领域，飞机舱门对其圆弧面在固定半径下的形状误差提出控制要求。飞机舱门要求在给出理论半径的情况下，对圆弧面进行检测。其理论半径能够达到2000毫米，但弧长不足800mm，对应圆心角甚至小于30度。这种圆心角很小而半径很大的圆弧形状误差检测项目在三坐标测量领域中是非常典型的大半径小圆弧形状误差检测项目。其测量的参数是测量小圆弧弧面到圆心的距离，因此测量方法定位圆心的准确度直接影响测量过程的难易程度及测量结果的准确程度。测量难点在于圆弧对应的圆心角很小，对圆心的定位容易出现偏差。
常用三坐标测量机测量大半径小圆弧形状误差的常用方法是通过触测圆弧表面拟合圆心，以圆心的坐标数据为基础建立测量坐标系，按照理论半径测量圆弧面上离散点坐标。将测量获得的坐标数据与理论坐标数据进行对比，评价形状误差。
该方法存在的不足：测量结果依赖小圆弧弧长的大小。触测圆弧面拟合圆心的方法，因小圆弧圆心角很小，拟合出的圆心与真实圆心误差较大；测量结果不稳定。拟合所用的测量点坐标数据需要手动测量，不同操作人员测量选取的坐标值不同；测量过程自动化程度低。拟合圆心方法的测量过程中，存在较多手动操作的过程，测量过程自动化程度低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种飞机舱门圆弧面误差检测方法，用于解决航空产品中飞机舱门的半径尺寸检测问题。
一种飞机舱门圆弧面误差检测方法，其特征在于按圆弧截面分层测量，步骤如下：
(1)将大半径小圆弧零件放置在三坐标测量机机床平台上定位；
(2)以机床平台的台面为基准将该平面矢量方向定义为Z轴正向，该平面定义为Z方向零平面；
(3)测量产品端面上三点，将三点拟合成一平面，平面的矢量方向定义为Y轴负向，平面定义为Y方向零平面；
(4)在零件圆弧面Z方向最高点附近扫描出一组坐标数据，其范围涵盖Z方向最高点；
(5)根据扫描出的Z向坐标数据，提取零件圆弧面Z方向最高点；
(6)在最高点的矢量反方向上取零件的理论半径点作为X零点和 Z零点，定义该点为原点建立零件的初始检测坐标系；以初始检测坐标系的Y轴作为零件测量的基准轴线，对零件进行分层；
(7)将零件的初始检测坐标系转换为极坐标系；
(8)选择被测量层，将零件的理论半径以及测量圆心角设置在测量机的极坐标系下；
(9)在零件圆弧面上测量不同圆心角对应的圆弧点，将每个圆弧点的测量坐标数据与零件的理论坐标数据进行对比，偏差在公差范围内判定合格；
(10)重复步骤(8)-(10)完成所有层数的检测，所有层均合格为产品合格。
本发明的优点主要有：
1.利用预置半径法定位圆心，最主要的测量目标是测量圆弧在测量坐标系轴线方向的极值点，不受圆弧弧长局限。
2.定位圆心的偏差仅受到通过扫描功能获得的圆弧顶点的影响，偏差的方向确定，数值可控。所以调整利用圆心建立的测量坐标系的方向与数值可控。这与拟合圆心的方法中，拟合圆心的偏差不可控形成对比；
3.本发明对主要操作步骤编写了自动化的功能程序，在以下几方面实现了测量过程的自动化：自动进行扫描获取圆弧顶点坐标，获取的顶点数据稳定；从扫描获取的一组数据点坐标中自动提取圆弧在轴线方向的极值点坐标；在测量圆弧表面到圆心的距离这一过程中，可控制测量的圆弧方位和相邻两测量点的圆心角间隔。
附图说明
附图1飞机舱门外形及定位摆放说明图
附图2机舱门测量坐标系说明图
图中编号说明书：1、产品端面；2、零件圆弧面
具体实施方式
根据附图1-2，一种飞机舱门圆弧面误差检测方法，其特征在于按圆弧截面分层测量，步骤如下：
(1)将大半径小圆弧零件放置在三坐标测量机机床平台上定位；
(2)以机床平台的台面为基准将该平面矢量方向定义为Z轴正向，该平面定义为Z方向零平面；
(3)测量产品端面1上三点，将三点拟合成一平面，平面的矢量方向定义为Y轴负向，平面定义为Y方向零平面；
(4)在零件圆弧面2的Z方向最高点附近扫描出一组坐标数据，其范围涵盖Z方向最高点；
(5)根据扫描出的Z向坐标数据，提取零件圆弧面2的Z方向最高点；
(6)在最高点的矢量反方向上取零件的理论半径点作为X零点和 Z零点，定义该点为原点建立零件的初始检测坐标系；以初始检测坐标系的Y轴作为零件测量的基准轴线，对零件进行分层；
(7)将零件的初始检测坐标系转换为极坐标系，
(8)选择被测量层，将零件的理论半径以及测量圆心角设置在测量机的极坐标系下，
(9)在零件圆弧面2上测量不同圆心角对应的圆弧点。将每个圆弧点的测量坐标数据与零件的理论坐标数据进行对比，偏差在公差范围内判定合格；
(10)重复步骤(8)-(10)完成所有层数的检测，所有层均合格为产品合格。
针对飞机舱门的弧形窗框测量方法如下：将产品在测量机机床上定位，摆放方式见附图1。首先在产品上建立产品的定位坐标系，定位坐标系与测量坐标系不要求一致，可根据图纸等技术文件在产品的基准上建立。在定位坐标系的基础上，对产品进行扫描操作。在测量软件的扫描功能模块中设置相应参数项。完成扫描操作后，从扫描出的坐标数据点数据中提取顶点的坐标数据。对顶点的坐标数据沿其矢量方向反向偏移理论半径后的坐标数据是圆心的坐标数据。以圆心为测量坐标系原点坐标系，见附图2。将测量坐标系以极坐标的形式表现。在零件圆弧面2上自动测量数据点，与理论数值进行对比，根据对比的结果微调测量坐标系，直到各数据点的偏差状况达到最佳状态，评价各点的偏差情况，获得形状误差的评价结果。
步骤(9)测量程序如下：
本发明的原理：在零件圆弧面2上任一部位，圆心在其法向量方向上，离该部位的距离为理论半径数值。本发明选取整个圆弧在测量坐标系下Z轴方向坐标极值点作为定位圆心的圆弧顶点。该点的寻找方法是利用三坐标测量软件的扫描功能在该点附近进行扫描，通过控制扫描参数，实现提取极值点的功能。利用该极值点定位圆心。

Claims (1)

1.一种飞机舱门圆弧面误差检测方法，其特征在于按圆弧截面分层测量，步骤如下：
(1)将大半径小圆弧零件放置在三坐标测量机机床平台上定位；
(2)以机床平台的台面为基准将该平面矢量方向定义为Z轴正向，该平面定义为Z方向零平面；
(3)测量产品端面上三点，将三点拟合成一平面，平面的矢量方向定义为Y轴负向，平面定义为Y方向零平面；
(4)在零件圆弧面Z方向最高点附近扫描出一组坐标数据，其范围涵盖Z方向最高点；
(5)根据扫描出的Z向坐标数据，提取零件圆弧面Z方向最高点；
(6)在最高点的矢量反方向上取零件的理论半径点作为X零点和Z零点，定义该点为原点建立零件的初始检测坐标系；以初始检测坐标系的Y轴作为零件测量的基准轴线，对零件进行分层；
(7)将零件的初始检测坐标系转换为极坐标系；
(8)选择被测量层，将零件的理论半径以及测量圆心角设置在测量机的极坐标系下；
(9)在零件圆弧面上测量不同圆心角对应的圆弧点，将每个圆弧点的测量坐标数据与零件的理论坐标数据进行对比，偏差在公差范围内判定合格；
(10)重复步骤(8)-(10)完成所有层数的检测，所有层均合格为产品合格。
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