CN112066877B - 飞机型架的装调方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种飞机型架的装调方法，包括：在型架模型上确定三个第一参照点，其中两个第一点参照点的连线沿型架实物重力方向延伸，在三维软件坐标系下，确定三个第二参照点，在型架实物上标记出与各第一参照点相对应的第一测量点，将各第二参照点以相应的格式导入测量仪器，对型架上的各第一测量点进行测量，得到各第一测量点在三维软件坐标系下的坐标，调整型架模型位置，使得型架模型上的第一参照点与三维软件坐标系下相应的第二点参照重合，获取型架模型中与飞机组件位置匹配的装调件的位置参数，在型架实物上对装调件进行定位。本申请的飞机型架的装调方法，能够降低装调难度，缩短装调周期。

Description

飞机型架的装调方法

技术领域

本申请涉及飞机装配技术领域，特别是涉及飞机型架的装调方法。

背景技术

飞机型架装调完成的测量报告记录了飞机零部件在使用型架过程中的定位数据，是不断完善型架定位支撑精准度的必要分析依据，行业内规定测量报告中的坐标系必须与飞机坐标系完全一致，其中飞机坐标系是各个飞机零部件供应商统一的坐标系，目前一般采用飞机坐标系对型架进行装调。但是，飞机零部件在飞机坐标下分布较广，结构复杂，有时飞机零部件外形特征与飞机坐标系毫无规律，使用飞机坐标系对相应型架进行装调的过程中容易出现X、Y、Z轴与地球引力方向不垂直或不平行，呈无规则角度等问题，因此型架装调钳工常常在装调方向上花费很长时间。此外，对飞机型架的装调精度要求较高，大多装调特征公差在0.1mm以内，由于装调方向不易控制，质量要求高，对装调钳工技能水平要求非常高，致使装调周期长，效率低。

发明内容

本申请提供了一种飞机型架的装调方法，能够降低装调难度，缩短装调周期。

本申请提供的飞机型架的装调方法，包括以下步骤：

将构建于飞机坐标系的型架模型导入三维软件，在型架模型上确定三个第一参照点，其中两个第一参照点的连线沿型架实物重力方向延伸，这两个第一参照点中的一者与第三个第一参照点的连线与实物重力方向垂直；

在三维软件坐标系下，确定三个第二参照点，其中一个第二参照点处在三维软件坐标系原点，另外两个第二参照点分别处在三维软件坐标系的x轴和y轴上，且所述三个第二参照点之间的相对位置关系与三个第一参照点之间的相对位置关系保持一致；

依据型架模型中的相关数据，在型架实物上标记出与各第一参照点相对应的第一测量点；

将各第二参照点以相应的格式导入测量仪器，利用测量仪器对型架上的各第一测量点进行测量，得到各第一测量点在三维软件坐标系下的坐标；

在三维软件中调整型架模型位置，使得型架模型上的第一参照点与三维软件坐标系下相应的第二参照点重合，在三维软件坐标系下，获取型架模型中与飞机组件位置匹配的装调件的位置参数；

利用测量仪器，结合所述第一测量点和所述装调件的位置参数，在型架实物上对装调件进行定位。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

可选的，所述第一测量点的标记方式为在型架实物上对应于各第一参照点处加工测量孔。

可选的，所述测量仪器为激光跟踪仪或激光干涉仪。

可选的，所述在三维软件中调整型架模型位置，包括：

保持所述三个第二参照点的位置固定不动；

对所述型架模型进行平移和/或旋转操作。

可选的，所述装调件的位置参数包括装调件的空间坐标和空间姿态。

可选的，所述各第一测量点确定一参照面，利用所述参照面对型架实物进行初定位；所述第一测量点在三维软件坐标系下的坐标作为工装坐标系下的第一基准点，利用测量仪器，依据所述第一基准点以及所述型架模型对所述型架实物进行精确定位，在型架实物上标记出第二测量点，得到各第二测量点在三维软件坐标系下的坐标，并作为工装坐标系下的第二基准点；利用所述第一基准点和所述第二基准点在型架实物上对装调件进行定位。

可选的，沿测量仪器视角的纵深方向，所述型架实物具有相对的前侧和后侧；各第一测量点靠近型架实物的前侧，各第二测量点靠近型架实物的后侧。

可选的，所述型架实物的前侧至少包括固定于地面的第一立柱和第二立柱，以及安装于各立柱顶端的所述装调件；

所述三个第一参照点中，其中两个第一参照点的位置对应于第一立柱；另一个第一参照点的位置对应于第二立柱。

可选的，位置对应于第一立柱的两个第一参照点的连线沿型架实物重力方向延伸。

可选的，所述型架实物的后侧至少包括固定于地面的第三立柱和第四立柱，以及安装于各立柱顶端的所述装调件；标记所述第一测量点之前，依据型架模型中的相关数据，采用人工方式对所述第一立柱和所述第二立柱进行初定位；三个第一测量点中，两个第一测量点分别靠近所述第一立柱的顶端和底端，另一个第一测量点靠近所述第二立柱的底端；所述第二测量点为两个，且分别靠近所述第三立柱和所述第四立柱的顶端。

本申请的飞机型架的装调方法，能够降低装调难度，缩短装调周期。

附图说明

图1为本申请一实施例中型架的结构示意图；

图2为一实施例中第一参照点相对于型架模型的位置示意图；

图3为一实施例中测量孔相对于型架实物的位置示意图；

图4为一实施例中基准点相对于飞机坐标系的位置示意图。

图中附图标记说明如下：

1、第一立柱；2、第二立柱；3、第三立柱；4、第四立柱；5、装调件。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

飞机型架用于对飞机组件进行支撑、定位、压紧，使其处于正确的位置，符合产品图纸和技术要求，满足产品的协调和互换要求。本文中的飞机组件为用于组装成飞机的零件、组合件、分部件、部件等组合单元。并非所有飞机组件的形状和姿态特征都与飞机坐标系对应，例如飞机起落架舱，飞机起落架舱型架的支撑方向与飞机坐标系的坐标轴不重合，工人在装调时，飞机坐标系与地面之间没有对应性。而当前实现全面的飞机数字化装配对制造企业要求较高，需要人工参与装调时，工人需要凭借肉眼或测量工具来协调装调件偏移方向和地面之间的角度关系，以满足精度要求，导致装调效率低下。

本申请提供的飞机型架的装调方法，包括以下步骤：

步骤一、将构建于飞机坐标系的型架模型导入三维软件，在型架模型上确定三个第一参照点，其中两个第一参照点的连线沿型架实物重力方向延伸。

装调时，型架实物是固定于地面的，型架实物重力方向即此时垂直于地面的方向。该方向与型架模型相互绑定，型架模型在三维软件中装调位置和姿态时，第一参照点的位置以及型架实物重力方向随之变化。三维软件是现有的具有机制设计功能的软件，例如CATIA、SolidWorks等。

步骤二、在三维软件坐标系下，确定三个第二参照点，其中一个第二参照点处在三维软件坐标系原点，另外两个第二参照点分别处在三维软件坐标系的x轴和y轴上。

三维软件坐标系是三维软件默认的坐标系，不需要用户建立。用户在三维软件坐标系上确定第二参照点时，三个第二参照点之间的相对位置关系与三个第一参照点之间的相对位置关系保持一致，本领域技术人员熟知的，该操作可借助三维软件自带的测量工具完成。

步骤三、依据型架模型中的相关数据，在型架实物上标记出与各第一参照点相对应的第一测量点。

标记第一测量点的方式有多种，例如在型架实物上对应于各第一参照点处加工测量孔，又例如在型架实物上对应于各第一参照点处附加标识物。三个第一测量点之间的相对位置关系与三个第一参照点之间的相对位置关系保持一致。三个第一测量点作为一个整体与型架实物的位置关系，优选的与三个第一参照点与型架模型的位置关系保持一致。在另一实施例中，三个第一测量点作为一个整体相对型架实物的位置容许有一定范围的偏差。

步骤四、将各第二参照点以相应的格式导入测量仪器，利用测量仪器对型架上的各第一测量点进行测量，得到各第一测量点在三维软件坐标系下的坐标。

测量仪器是飞机装配领域常用的测量设备，定义了与自身硬件绑定的一个或多个坐标系，能够测量出飞机零部件的空间坐标，借助其附件还能够测量出飞机零部件的空间姿态。测量仪器有多种可选，在一实施例中，测量仪器为激光跟踪仪或激光干涉仪。在另一实施例中，测量仪器为全站仪、经纬仪等。当测量仪器为激光跟踪仪时，第二参照点以IGS格式导入激光跟踪仪。

步骤五、在三维软件中调整型架模型位置，使得型架模型上的第一参照点与三维软件坐标系下相应的第二参照点重合，在三维软件坐标系下，获取型架模型中与飞机组件位置匹配的装调件的位置参数。

装调件是型架上直接对飞机零部件进行定位的零件，通常具有与飞机零部件外形相适应的定位面。由于行业普遍采用飞机坐标系，飞机型架的制造单位接受到的型架模型也是以飞机坐标系为基准绘制的，需要进行调整才能与后续步骤相匹配。具体的，在三维软件中调整型架模型位置包括：保持三个第二参照点的位置固定不动；对型架模型进行平移和/或旋转操作。在一实施例中，装调件的位置参数包括装调件的空间坐标和空间姿态。

步骤六、利用测量仪器，结合第一测量点和装调件的位置参数，在型架实物上对装调件进行定位。

经过步骤五的调整后，装调件的位置参数表达了装调件相对于第一参照点的位置。现场装调时，第一参照点对应于型架实物上的第一测量点。因此只需要调整装调件实物的位置，使其与步骤五获得的装调件的位置参数一致即可。而该过程是以步骤四得到的第一测量点在三维软件坐标系下的坐标为基准进行的，因而与地面方向具有水平或垂直的对应关系，工人在装调时可以直接参照地面进行，避免与角度有关的信息转换，从而提高装调效率。以上步骤的先后顺序可根据实际情况进行适应性调整。

本领域技术人员熟知的，飞机型架有整体式、分散式等多种组合方式。对于整体式的飞机型架，实际装配时，仅依靠三个第一测量点可能难以保证对远离该三点的部分的精确定位。对于分散式的飞机型架，更需要对各分散部件的相对位置关系进行精确定位。本申请在第一测量点的基础上借助测量仪器可以对飞机型架整体进行更精确的定位。

具体的，在一实施例中，各第一测量点确定一参照面，利用参照面对型架实物进行初定位；第一测量点在三维软件坐标系下的坐标作为工装坐标系下的第一基准点，利用测量仪器，依据第一基准点以及型架模型对型架实物进行精确定位，在型架实物上标记出第二测量点，得到各第二测量点在三维软件坐标系下的坐标，并作为工装坐标系下的第二基准点；利用第一基准点和第二基准点在型架实物上对装调件进行定位。

第二基准点是在第一基准点的基础上凭借测量仪器确定的，在对于大尺寸的飞机零部件定位时，测量仪器的精度明显高于人工依靠卷尺等测量工具进行手动测量的精度，从而保证了第二基准点的定位精度。第二基准点和第一基准点不共面，使基准点更加均匀的分散于型架实物的各个部分，从而提高型架实物的定位精度。

为了方便测量仪器进行测量，在一实施例中，沿测量仪器视角的纵深方向，型架实物具有相对的前侧和后侧；各第一测量点靠近型架实物的前侧，各第二测量点靠近型架实物的后侧。当测量仪器为激光跟踪仪时，型架实物的前侧比后侧更加靠近光源，定位完成后，激光依次穿过相应的测量孔。

具体的，在一实施例中，如图1所示，型架实物的前侧至少包括固定于地面的第一立柱1和第二立柱2，以及安装于各立柱顶端的装调件5；

三个第一参照点中，其中两个第一参照点(如图1中的a点、c点)的位置对应于第一立柱1(模型)；另一个第一参照点(如图1中的b点)的位置对应于第二立柱2。位置对应于第一立柱1的两个第一参照点的连线沿型架实物重力方向延伸。分别对应于第一立柱1和第二立柱2的两个第一参照点(如图1中的a点、b点)的连线与实物重力方向垂直。

型架实物的后侧至少包括固定于地面的第三立柱3和第四立柱4，以及安装于各立柱顶端的装调件5；标记第一测量点之前，依据型架模型中的相关数据，采用人工方式对第一立柱1和第二立柱2进行初定。三个第一测量点中，两个第一测量点(如图1中的a点、c点)分别靠近第一立柱的顶端和底端，另一个第一测量点(如图1中的b点)靠近第二立柱的底端。第二测量点为两个(如图1中的d点、e点)，且分别靠近第三立柱3和第四立柱4的顶端。

在一实施例中，飞机型架为飞机前起落架舱定位支撑型架，装调方法包括以下步骤：

步骤1：如图2所示，利用CATIA在飞机坐标系(如图2中的X轴、Y轴、Z轴构成的坐标系下，在型架模型表面绘制三个第一参照点A、B、C，连接这三个点形成两条直线AB、AC，此两条直线为互相垂直的两条直线，AB平行于地球引力方向，AC垂直于地球引力方向，即确定了飞机坐标系下的三个基准点A、B、C，保存此几何数据集data1。

步骤2：如图1所示，利用CATIA在三维软件坐标系(如图2中的x轴、y轴、z轴构成的坐标系)下，绘制三个第二参照点a、b、c，连接这三个点形成两条直线ab、ac，此两条直线为互相垂直的两条直线，并且ab＝AB，ac＝AC，a点为三维软件坐标系(如图1所示)下的原点，坐标值为a(0，0，0)，a→b与三维软件坐标系x轴相合，a→c与三维软件坐标系y轴相合，即确定了三维软件坐标系下的三个基准点a、b、c，保存此几何数据集data2。

步骤3：如图1所示，使用卷尺参考型架模型中的理论距离尺寸，对型架实物中的前端两根立柱(如第一立柱1和第二立柱2)进行位置确定，安装地脚螺栓进行固定。参考型架模型中A、B、C理论位置尺寸，利用卷尺在型架前端两根立柱上测量出此三个点位置，即第一测量点，按照测量的点位在实物上钻出此三个孔，即为型架主体框架定位测量孔。

步骤4：将步骤2中的a、b、c点特征转化成IGS格式，导入激光跟踪仪测量软件，使用测量软件按顺序对步骤3中的型架主体框架定位测量孔进行测量，使用测量软件将实测数据与步骤2的理论数值进行最佳拟合。得到三个最佳拟合基准点值。如图3所示，此拟合后的三个点值既为工装坐标系下的三个基准点a1、b1、c1。

步骤5：利用激光跟踪仪根据步骤4中的三个工装坐标系基准点a1，b1，c1，如图3所示，对型架后端两根立柱(如第三立柱3和第四立柱4)进行定位，完成整个型架主体框架精确定位，在后端两根立柱上制出两个测量孔，即第二测量点，并使用激光跟踪仪记录这两个实测点值d1，e1，将这两个点值输入测量软件中，与步骤4中的a1，b1，c1基准点一起拟合，如图3所示，从而建立了型架完整的工装坐标系统，确定了工装坐标系的基准点理论值。利用CATIA在软件本身坐标系下将此工装坐标系的基准点理论值一一输入，并保存好此工装坐标系基准点几何数据集data3。

步骤6：利用CATIA，在三维软件坐标系下创建装配几何数据集，将步骤1的几何数据集data1与步骤2的几何数据集data2插入装配几何数据集中，如图4所示，保持步骤2中的坐标系固定不动，将步骤1中的整体数据集进行移动约束，使步骤1中的A、B、C三个点与步骤2中的a、b、c三个点进行完全重合。然后提取此装配几何数据集中的测量特征数据集，该测量特征数据集中包含装调件的位置参数，转成IGS格式，即此数据集为飞机坐标下转换为工装坐标系下的测量特征数据集data4。

步骤7：利用激光跟踪仪测量软件将步骤6中的测量特征数据集data4导入步骤5工装坐标系基准点集合数据集data3中，开始在工装坐标系下按照测量特征数据集进行型架子零件装调。

在一实施例中，装调完成后，利用三维绘图软件，将步骤5中的工装坐标系基准点几何数据集data3插入至步骤6中的装配几何数据集data4；定义步骤1中的几何数据集data1，将步骤5中的工装坐标系基准点a1、b1、c1、d1、e1全部提取至步骤1中的几何数据集，如图4所示，提取后的数据集(命名为data5)得到了A1、B1、C1、D1、E1飞机坐标下的基准点，将此提取后的数据集进行单独保存，即完成了逆向转换，此时步骤1中的几何数据集中的基准点全部为飞机坐标系下的基准点。然后再利用测量软件完成在飞机坐标系下的特征数据测量，形成了飞机坐标系下的测量报告。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。不同实施例中的技术特征体现在同一附图中时，可视为该附图也同时披露了所涉及的各个实施例的组合例。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.飞机型架的装调方法，其特征在于，包括以下步骤：

将构建于飞机坐标系的型架模型导入三维软件，在型架模型上确定三个第一参照点，其中两个第一参照点的连线沿型架实物重力方向延伸，这两个第一参照点中的一者与第三个第一参照点的连线与实物重力方向垂直；

在三维软件坐标系下，确定三个第二参照点，其中一个第二参照点处在三维软件坐标系原点，另外两个第二参照点分别处在三维软件坐标系的x轴和y轴上，且所述三个第二参照点之间的相对位置关系与三个第一参照点之间的相对位置关系保持一致；

依据型架模型中的相关数据，在型架实物上标记出与各第一参照点相对应的第一测量点；

将各第二参照点以相应的格式导入测量仪器，利用测量仪器对型架上的各第一测量点进行测量，得到各第一测量点在三维软件坐标系下的坐标；

在三维软件中调整型架模型位置，使得型架模型上的第一参照点与三维软件坐标系下相应的第二参照点重合，在三维软件坐标系下，获取型架模型中与飞机组件位置匹配的装调件的位置参数；

利用测量仪器，结合所述第一测量点和所述装调件的位置参数，利用所述各第一测量点确定一参照面，利用所述参照面对型架实物进行初定位；所述第一测量点在三维软件坐标系下的坐标作为工装坐标系下的第一基准点，利用测量仪器，依据所述第一基准点以及所述型架模型对所述型架实物进行精确定位，在型架实物上标记出第二测量点，得到各第二测量点在三维软件坐标系下的坐标，并作为工装坐标系下的第二基准点；利用所述第一基准点和所述第二基准点在型架实物上对装调件进行定位。

2.根据权利要求1所述的飞机型架的装调方法，其特征在于，所述第一测量点的标记方式为在型架实物上对应于各第一参照点处加工测量孔。

3.根据权利要求1所述的飞机型架的装调方法，其特征在于，所述测量仪器为激光跟踪仪或激光干涉仪。

4.根据权利要求1所述的飞机型架的装调方法，其特征在于，所述在三维软件中调整型架模型位置，包括：

保持所述三个第二参照点的位置固定不动；

对所述型架模型进行平移和/或旋转操作。

5.根据权利要求1所述的飞机型架的装调方法，其特征在于，所述装调件的位置参数包括装调件的空间坐标和空间姿态。

6.根据权利要求1所述的飞机型架的装调方法，其特征在于，沿测量仪器视角的纵深方向，所述型架实物具有相对的前侧和后侧；各第一测量点靠近型架实物的前侧，各第二测量点靠近型架实物的后侧。

7.根据权利要求5所述的飞机型架的装调方法，其特征在于，所述型架实物的前侧至少包括固定于地面的第一立柱和第二立柱，以及安装于各立柱顶端的所述装调件；

所述三个第一参照点中，其中两个第一参照点的位置对应于第一立柱；另一个第一参照点的位置对应于第二立柱。

8.根据权利要求7所述的飞机型架的装调方法，其特征在于，位置对应于第一立柱的两个第一参照点的连线沿型架实物重力方向延伸。

9.根据权利要求7所述的飞机型架的装调方法，其特征在于，所述型架实物的后侧至少包括固定于地面的第三立柱和第四立柱，以及安装于各立柱顶端的所述装调件；标记所述第一测量点之前，依据型架模型中的相关数据，采用人工方式对所述第一立柱和所述第二立柱进行初定位；三个第一测量点中，两个第一测量点分别靠近所述第一立柱的顶端和底端，另一个第一测量点靠近所述第二立柱的底端；所述第二测量点为两个，且分别靠近所述第三立柱和所述第四立柱的顶端。

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