CN113335557A - 一种飞机机身表面装配质量数字化检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于飞机装配测量技术领域，具体涉及一种飞机机身表面装配质量数字化检测方法及系统。本技术方案基于表面质量检测仪Ⅰ、跟踪式三维扫描单元等数字化检测工具，结合测量机械臂Ⅰ等运动定位设备实现对飞机机身表面装配质量的数字化检测，包括连接件钉头凹凸量、蒙皮对缝阶差间隙，其测量精度高、测量可达性好，同时能够将检测结果投影到对应的检测区域，保证了飞机表面装配质量的可追溯性。

Description

一种飞机机身表面装配质量数字化检测方法及系统

技术领域

本发明属于飞机装配测量技术领域，具体涉及一种飞机机身表面装配质量数字化检测方法及系统。

背景技术

飞机机身表面装配质量主要由紧固件连接所形成的钉头凹凸量和蒙皮对缝阶差间隙决定，对飞机的气动性能和疲劳寿命有显著的影响。一方面，钉头凹凸量和蒙皮对缝阶差间隙直接决定了飞机的风阻系数，风阻过大不仅会导致能耗的增加，更会影响飞机的加速性能和机动性能，降低飞机的巡航速度。另一方面，钉头凹凸量由锪窝深度与制孔法矢偏差决定，而这两种因素对飞机的疲劳寿命均有至关重要的影响。因此，通过钉头凹凸量和蒙皮对缝阶差间隙的高可靠检测，实现装配质量可追溯性，从而控制机身表面装配质量，是提高飞机性能的有效途径。

现阶段，飞机表面装配质量主要通过人工的方式完成，如钉头凹凸量主要通过人工触摸的方式进行定性测量，蒙皮对缝主要通过塞尺进行测量，测量精度与工人的操作技能相关，其测量精度低、可靠性差，且由于机身表面有上万甚至几十万的紧固件，单人测量需要上百小时，其测量效率极低；此外，人工测量的数据通过模拟量传递，传输效率低、易出错，无法有效实现飞机装配质量的可追溯性及装配工艺的定向优化，进而无法保证飞机的装配质量。因此，为实现飞机高效优质批产，亟需实现飞机表面装配质量的数字化检测。

发明内容

本发明的目的在于根据目前航空领域的发展需要，提供一种飞机机身表面装配质量数字化检测方法及系统，能够有效实现飞机机身机表钉头凹凸量和蒙皮对缝阶差的数字化检测，同时能将检测结果投影到相应的检测区域，实现装配质量的可追溯性，克服传统测量方法效率低、精度差、劳动强度高的问题。

本发明具体通过通过以下技术方案实现：

一种飞机机身表面装配质量数字化检测方法，其特征在于，包括检测前期准备和检测流程实施；

所述检测前期准备包括以下步骤：

S11，布设数字化检测系统：包括将龙门检测装置安装于地面，并在地面上放置两个用于检测飞机机身侧面和腹部的可移动表面质量检测装置；安装龙门检测装置是将具有足够高度的固定龙门安装于平整的地面上，在固定龙门内侧的顶部设置线性导轨，将测量机械臂Ⅰ的一端通过线性导轨与固定龙门滑动连接，并在测量机械臂Ⅰ的另一端安装用于检测飞机机体背部装配质量的表面质量检测仪Ⅰ。其中，测量机械臂Ⅰ即为在测量飞机机身表面时使用、用于控制表面质量检测仪Ⅰ沿设定的检测路线移动的机械臂，机械臂是指高精度、多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统，对于不同的任务,需要规划机械臂关节空间的运动轨迹，从而级联构成末端位姿；表面质量检测仪Ⅰ和可移动表面质量检测装置即为可采用结构光平行条纹成像，测量飞机机身表面钉头凹凸量以及蒙皮对缝/阶差的检测设备。线性导轨为测量机械臂Ⅰ提供了横向移动空间，基于测量机械臂Ⅰ的横向移动，使表面质量检测仪Ⅰ的测量区域范围能够满足飞机机身的宽度需要。进一步的，可移动表面质量检测装置包括移动定位装置、测量机械臂Ⅱ和表面质量检测仪Ⅱ，测量机械臂Ⅱ的一端与移动定位装置固定连接，表面质量检测仪Ⅱ安装于测量机械臂Ⅱ的另一端，其中，通过控制移动定位装置在地面上的移动，配合测量机械臂Ⅱ，使两个表面质量检测仪Ⅱ配合测量的区域范围能够覆盖相应测量工位的飞机机身两侧和腹部。

S12，测量站位规划：根据待测飞机机身的长度，结合固定龙门、测量机械臂Ⅰ和可移动表面质量检测装置的可达性，规划测量工位，使数字化检测系统能够覆盖到所有的待检测区域；具体的，沿飞机机身的长度方向设置有若干个测量工位，表面质量检测仪Ⅰ和两个可移动表面质量检测装置的到达的区域可覆盖单个测量工位，所有测量工位的宽度相加，大于或等于飞机机身的长度。

S13，测量点位输出：通过上位计算机建立专门的测量规划控制与数据处理分析系统，基于该系统，利用飞机机身蒙皮对缝及紧固件三维数模，结合表面质量检测仪Ⅰ和两个可移动表面质量检测装置的单次测量面积、测量距离及测量入射角，生成待测区域的测量点位。

S14，测量路径规划及仿真：基于测量规划控制与数据处理分析系统，根据生成的测量点位，采用机器人运动学规划测量机械臂Ⅰ和两个可移动表面质量检测装置的运动轨迹，并根据运动仿真进行干涉检查，进而生成表面质量检测仪Ⅰ和两个可移动表面质量检测装置在飞机机身表面的测量路径。

S15，对应飞机机身表面的若干工艺基准孔粘贴测量标志点。

S16，将飞机机身置于转运车上，并通过转运车将飞机机身转运至第一测量工位；具体的，第一测量工位可指所有测量工位中的任意一个测量工位，优选的，飞机机身头部的第一个测量工位或飞机机尾部的第一个测量工位为第一测量工位，以便于从飞机头部检测到尾部或从尾部检测到头部，避免重复检测，提高检测效率，减少错误率。步骤S11所述足够高度的固定龙门中，足够高度具体是指能够供转运车和飞机机身同时通过、并在飞机机身的顶部与固定龙门之间预留有供测量机械臂Ⅰ和表面质量检测仪Ⅰ活动的空间的高度。

所述检测流程实施包括以下步骤：

S21，基于测量标准点实现表面质量检测仪Ⅰ和两个可移动表面质量检测装置在飞机坐标系中的定位，通过表面质量检测仪Ⅰ或可移动表面质量检测装置识别对应测量工位上的测量标志点，得到测量路径的补偿值，并根据测量结果对测量路径进行补偿。优选的，采用迭代最近点算法（IterativeClosestPoint,ICP）对测量路径进行补偿。

S22，根据预先在测量规划控制与数据处理分析系统中规划的测量路径进行飞机机身表面装配质量的自动测量，并利用其中的数据处理分析系统对测量结果进行实时处理与分析。其中，测量规划控制与数据处理分析系统为一套程序系统，测量规划控制具体是指通过相应程序规划表面质量检测仪Ⅰ和表面质量检测仪Ⅱ的测量路径，具体是通过控制测量机械臂Ⅰ、测量机械臂Ⅱ和移动定位装置动作，来使表面质量检测仪Ⅰ和表面质量检测仪Ⅱ沿对应的测量路径进行飞机机身表面检测。数据处理分析具体是指基于相应程序对表面质量检测仪Ⅰ和表面质量检测仪Ⅱ检测的数据进行必要的处理与逻辑运算，最后基于上位计算机对数据处理分析结果进行可视化。优选的，所述表面质量检测仪Ⅰ和可移动表面质量检测装置都是基于结构光三维成像对飞机机身表面的钉头凹凸量和蒙皮对缝阶差/间隙进行测量。

S23，完成当前测量工位所有测量区域的数据处理与分析后，对测量结果不合格（所谓“不合格”具体是根据实际生产要求来决定的，如钉头过于内凹或外凸以及蒙皮对缝间隙/阶差过大等，具体衡量标准以实际生产现场为准）的区域进行原位投影显示，引导人工添加相应标识以便进行后续处理；

S24，通过转运车将飞机机身转运至下一个测量工位。其中转运车的移动可通过测量规划控制与数据处理分析系统来控制，通过相应的程序控制，位移精度高，为对飞机机身表面高质量、高精度检测打下了良好的基础。

S25，重复步骤S21-S24，直至完成对飞机机身所有测量工位的检测。

一些表面质量检测仪Ⅰ和表面质量检测仪Ⅱ检测不到的地方（如飞机机身与转运车的接触面）可通过人工补充测量，即，还包括采用跟踪式三维扫描单元进行人工补充测量；跟踪式三维扫描单元包括光学跟踪器和三维扫描仪，通过飞机机身上的测量标志点完成光学跟踪器在飞机坐标系中的定位，然后利用三维扫描仪对表面质量检测仪Ⅰ和两个可移动表面质量检测装置无法覆盖的测量区域进行人工补充测量。其中，光学跟踪器就是跟踪三维扫描仪，将三维扫描仪的数据转换到飞机坐标系下。

优选的，所述上位计算机通过远程控制测量机械臂Ⅰ在线性导轨上的移动以及测量机械臂Ⅰ自身的作动，来使表面质量检测仪Ⅰ按照测量规划控制与数据处理分析系统中设置的测量路径进行检测；上位计算机通过远程控制测量机械臂Ⅰ在地面上的的移动以及测量机械臂Ⅱ自身的作动，来使表面质量检测仪Ⅱ按照测量规划控制与数据处理分析系统中设置的测量路径进行检测。

基于上述“一种飞机机身表面装配质量数字化检测方法”，本技术方案提供一种飞机机身表面装配质量数字化检测系统，包括上位计算机、龙门检测装置、侧/腹检测单元和转运车；龙门检测装置包括测量机械臂Ⅰ、表面质量检测仪Ⅰ和安装于地面上的固定龙门，测量机械臂Ⅰ和表面质量检测仪Ⅰ分别与上位计算机通讯连接；固定龙门内侧的顶部设置有线性导轨，测量机械臂Ⅰ的一端通过线性导轨与固定龙门滑动连接，表面质量检测仪Ⅰ安装于测量机械臂Ⅰ的另一端；所述侧/腹检测单元包括两个分别用于检测飞机左右两侧，并配合检测飞机腹部的可移动表面质量检测装置，且两个可移动表面质量检测装置分别与上位计算机通讯连接；所述转运车与上位计算机通讯连接，用于承载飞机机身穿过固定龙门。

优选的，所述可移动表面质量检测装置包括分别与上位计算机通讯连接的移动定位装置、测量机械臂Ⅱ和表面质量检测仪Ⅱ；测量机械臂Ⅱ的一端与移动定位装置固定连接，表面质量检测仪Ⅱ安装于测量机械臂Ⅱ的另一端。

优选的，所述转运车包括车体，车体顶部固定有若干间隔设置的支撑工装。

优选的，还包括用于人工补充测量的跟踪式三维扫描单元，跟踪式三维扫描单元包括与上位计算机通讯连接的光学跟踪器和三维扫描仪。

本技术方案带来的有益效果：

1）本技术方案可以通过上位计算机向测量机械臂Ⅰ、测量机械臂Ⅱ和移动定位装置发送相应的控制指令，测量机械臂Ⅰ、测量机械臂Ⅱ和移动定位装置可响应控制指令，使表面质量检测仪Ⅰ和表面质量检测仪Ⅱ在相应的测量工位上，按照测量规划控制与数据处理分析系统中生成的测量路径进行飞机机身表面自动化、数字化检测，并可通过上位计算机实现对数据处理分析结果的可视化，以引导人工添加相应标识以便进行后续处理。综上所述，本技术方案基于表面质量检测仪Ⅰ等数字化检测工具结合测量机械臂Ⅰ等运动定位设备实现对飞机机身的自动化检测，可具体实现飞机机身表面装配质量（如钉头凹凸量与蒙皮对缝阶差/间隙）的数字化检测,测量效率高且具有可靠的测量结果，减轻了工作人员的工作负担，采用数字化手段保障了飞机机身的装配质量，适应了航空生产领域的智能化发展方向。

2）本发明利用表面质量检测仪Ⅰ和表面质量检测仪Ⅱ的投影功能，能够将测量结果原位投影显示，便于指引人工进行后续处理；并可基于测量机械臂Ⅰ以及可移动表面质量检测装置自身的运动轨迹进行测量图像的拼接，能够实现整机（整个飞机机身）测量结果的可视化，有效指导飞机装配工艺优化，避免了依靠测量标志点的方式实现图像拼接所带来的巨大工作量。

3）本技术方案针对表面质量检测仪Ⅰ和表面质量检测仪Ⅱ检测不到的地方，采用三维扫描仪对相应位置进行人工补充测量，进一步确保了对飞机机身表面全面化检测，提高可检测结果的完整性和可靠性。

4）本技术方案利用了结构光成像原理，可根据飞机机体表面造成的光信号的变化来计算飞机机身表面的位置和深度等信息，进而复原整个三维空间，如此便可轻松可靠的获得钉头凹凸量和蒙皮对缝阶差/间隙信息。

附图说明

图1为本技术方案使用状态下的整体结构示意图；

图2为本技术方案使用状态下的局部放大结构示意图；

图3为原位投影结构示意图；

图4为飞机机身表面钉头状态结构示意图；

图5为飞机机身表面蒙皮状态结构示意图；

图6为本技术方案飞机机身表面质量检测的流程框图；

图7为转运车支撑飞机机身的局部放大图；

图中：

1、测量机械臂Ⅰ；2、表面质量检测仪Ⅰ；3、固定龙门；4、线性导轨；5、测量标志点；6、可移动表面质量检测装置；6.1、移动定位装置；6.2、测量机械臂Ⅱ；6.3、表面质量检测仪Ⅱ；7、光学跟踪器；8、三维扫描仪；9、转运车；9.1、车体；9.2、支撑工装；10、飞机机身。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明做进一步说明，但不应理解为本发明仅限于以下实例，在不脱离本发明构思的前提下，本发明在本领域的变形和改进都应包含在本发明权利要求的保护范围内。

实施例1

本实施例公开了一种飞机机身表面装配质量数字化检测方法，作为本发明一种基本的实施方案，其特征在于，包括检测前期准备和检测流程实施；

所述检测前期准备包括以下步骤：

S11，布设数字化检测系统：包括将龙门检测装置安装于地面，并在地面上放置两个用于检测飞机机身10侧面和腹部的可移动表面质量检测装置6；安装龙门检测装置是将具有足够高度的固定龙门3安装于平整的地面上，在固定龙门3内侧的顶部设置线性导轨4，将测量机械臂Ⅰ1的一端通过线性导轨4与固定龙门3滑动连接，并在测量机械臂Ⅰ1的另一端安装用于检测飞机机体背部装配质量的表面质量检测仪Ⅰ2；

S12，测量站位规划：根据待测飞机机身10的长度，结合固定龙门3、测量机械臂Ⅰ1和可移动表面质量检测装置6的可达性，规划测量工位，使数字化检测系统能够覆盖到所有的待检测区域；

S13，测量点位输出：通过上位计算机建立专门的测量规划控制与数据处理分析系统，基于该系统，利用飞机机身10蒙皮对缝及紧固件三维数模，结合表面质量检测仪Ⅰ2和两个可移动表面质量检测装置6的单次测量面积、测量距离及测量入射角，生成待测区域的测量点位；

S14，测量路径规划及仿真：基于测量规划控制与数据处理分析系统，根据生成的测量点位，采用机器人运动学规划测量机械臂Ⅰ1和两个可移动表面质量检测装置6的运动轨迹，并根据运动仿真进行干涉检查，进而生成表面质量检测仪Ⅰ2和两个可移动表面质量检测装置6在飞机机身10表面的测量路径；

S15，对应飞机机身10表面的若干工艺基准孔粘贴测量标志点5；

S16，将飞机机身10置于转运车9上，并通过转运车9将飞机机身10转运至第一测量工位；

所述检测流程实施包括以下步骤：

S21，基于测量标准点实现表面质量检测仪Ⅰ2和两个可移动表面质量检测装置6在飞机坐标系中的定位，通过表面质量检测仪Ⅰ2或可移动表面质量检测装置6识别对应测量工位上的测量标志点5，得到测量路径的补偿值，并根据测量结果对测量路径进行补偿；

S22，根据预先在测量规划控制与数据处理分析系统中规划的测量路径进行飞机机身10表面装配质量的自动测量，并利用其中的数据处理分析系统对测量结果进行实时处理与分析；

S23，完成当前测量工位所有测量区域的数据处理与分析后，对测量结果不合格的区域进行原位投影显示，引导人工添加相应标识以便进行后续处理；

S24，通过转运车9将飞机机身10转运至下一个测量工位；

S25，重复步骤S21-S24，直至完成对飞机机身10所有测量工位的检测。

在实际运用中，本技术方案可以通过上位计算机向测量机械臂Ⅰ1、可移动表面质量检测装置6发送相应的控制指令，测量机械臂Ⅰ1、可移动表面质量检测装置6可响应控制指令，使表面质量检测仪Ⅰ2和可移动表面质量检测装置6在相应的测量工位上，按照测量规划控制与数据处理分析系统中生成的测量路径进行飞机机身10表面自动化、数字化检测，并可通过上位计算机实现对数据处理分析结果的可视化，以引导人工添加相应标识以便进行后续处理。综上所述，本技术方案基于表面质量检测仪Ⅰ2等数字化检测工具，结合测量机械臂Ⅰ1等运动定位设备实现对飞机机身10的自动化检测，可具体实现飞机机身10表面装配质量（如钉头凹凸量与蒙皮对缝阶差/间隙）的数字化检测,测量效率高且具有可靠的测量结果，减轻了工作人员的工作负担，采用数字化手段保障了飞机机身10的装配质量，适应了航空生产领域的智能化发展方向。

另外，本发明利用表面质量检测仪Ⅰ2和表面质量检测仪Ⅱ6.3的投影功能，能够将测量结果原位投影显示，便于指引人工进行后续处理；并可基于测量机械臂Ⅰ1以及可移动表面质量检测装置6自身的运动轨迹进行测量图像的拼接，能够实现整机（整个飞机机身10）测量结果的可视化，有效指导飞机装配工艺优化，避免了依靠测量标志点5的方式实现图像拼接所带来的巨大工作量。

实施例2

本实施例公开了一种飞机机身表面装配质量数字化检测方法，作为本发明一种优选的实施方案，即实施例1中，还包括采用跟踪式三维扫描单元进行人工补充测量；跟踪式三维扫描单元包括光学跟踪器7和三维扫描仪8，通过飞机机身10上的测量标志点5完成光学跟踪器7在飞机坐标系中的定位，然后利用三维扫描仪8对表面质量检测仪Ⅰ2和两个可移动表面质量检测装置6无法覆盖的测量区域进行人工补充测量。即，面对表面质量检测仪Ⅰ2和可移动表面质量检测装置6检测不到的地方，如飞机机身10与转运车9的接触面，采用三维扫描仪8对相应位置进行人工补充测量，主要是针对蒙皮阶差/间隙进行测量，进一步确保了对飞机机身10表面全面化检测，提高可检测结果的完整性和可靠性。

进一步的，表面质量检测仪Ⅰ2和可移动表面质量检测装置6都是基于结构光三维成像对飞机机身10表面的钉头凹凸量和蒙皮对缝阶差/间隙进行测量。结构光作为一组由投影仪和摄像头组成的系统结构，可根据飞机机体表面造成的光信号的变化来计算飞机机身10表面的位置和深度等信息，进而复原整个三维空间，如此便可轻松可靠的获得钉头凹凸量和蒙皮对缝阶差/间隙信息。

进一步的，步骤S32中，采用迭代最近点算法对测量路径进行补偿，确保了检测过程和结果的可靠性。

进一步的，可移动表面质量检测装置6包括移动定位装置6.1、测量机械臂Ⅱ6.2和表面质量检测仪Ⅱ6.3，测量机械臂Ⅱ6.2的一端与移动定位装置6.1固定连接，表面质量检测仪Ⅱ6.3安装于测量机械臂Ⅱ6.2的另一端。即，上位计算机通过远程控制测量机械臂Ⅰ1在线性导轨4上的移动以及测量机械臂Ⅰ1自身的作动，来使表面质量检测仪Ⅰ2按照测量规划控制与数据处理分析系统中设置的测量路径进行检测；上位计算机通过远程控制测量机械臂Ⅰ1在地面上的的移动以及测量机械臂Ⅱ6.2自身的作动，来使表面质量检测仪Ⅱ6.3按照测量规划控制与数据处理分析系统中设置的测量路径进行检测。

实施例3

本实施例公开了一种飞机机身表面装配质量数字化检测系统，作为本发明一种基本的实施方案，包括上位计算机、龙门检测装置、侧/腹检测单元和转运车9；龙门检测装置包括测量机械臂Ⅰ1、表面质量检测仪Ⅰ2和安装于地面上的固定龙门3，测量机械臂Ⅰ1和表面质量检测仪Ⅰ2分别与上位计算机通讯连接；固定龙门3内侧的顶部设置有线性导轨4，测量机械臂Ⅰ1的一端通过线性导轨4与固定龙门3滑动连接，表面质量检测仪Ⅰ2安装于测量机械臂Ⅰ1的另一端；侧/腹检测单元包括两个分别用于检测飞机左右两侧，并配合检测飞机腹部的可移动表面质量检测装置6，且两个可移动表面质量检测装置6分别与上位计算机通讯连接；转运车9与上位计算机通讯连接，用于承载飞机机身10穿过固定龙门3。

本技术方案可以通过上位计算机向测量机械臂Ⅰ1和可移动表面质量检测装置6发送相应的控制指令，测量机械臂Ⅰ1和可移动表面质量检测装置6可响应控制指令，使表面质量检测仪Ⅰ2和可移动表面质量检测装置6在相应的测量工位上，按照测量规划控制与数据处理分析系统中设置的测量路径进行飞机机身10表面自动检测，并可通过上位计算机实现对数据处理分析结果的可视化，以引导人工添加相应标识以便进行后续处理。本技术方案基于表面质量检测仪Ⅰ2等数字化检测工具结合测量机械臂Ⅰ1等运动定位设备实现对飞机机身10的自动化检测，可具体实现飞机机身10表面装配质量（如钉头凹凸量与蒙皮对缝阶差/间隙）的数字化检测,测量效率高且具有可靠的测量结果，减轻了工作人员的工作负担，采用数字化手段保障了飞机机身10的装配质量，适应了航空生产领域的智能化发展方向。

另外，本发明利用表面质量检测仪Ⅰ2和可移动表面质量检测装置6的投影功能，能够将测量结果原位投影显示，便于指引人工进行后续处理；并可基于测量机械臂Ⅰ1以及可移动表面质量检测装置6自身的运动轨迹进行测量图像的拼接，能够实现整机（整个飞机机身10）测量结果的可视化，有效指导飞机装配工艺优化，避免了依靠测量标志点5的方式实现图像拼接所带来的巨大工作量。

实施例4

本实施例公开了一种飞机机身表面装配质量数字化检测系统，作为本发明一种优选的实施方案，即实施例3中，可移动表面质量检测装置6包括分别与上位计算机通讯连接的移动定位装置6.1、测量机械臂Ⅱ6.2和表面质量检测仪Ⅱ6.3；测量机械臂Ⅱ6.2的一端与移动定位装置6.1固定连接，表面质量检测仪Ⅱ6.3安装于测量机械臂Ⅱ6.2的另一端。即，上位计算机通过远程控制测量机械臂Ⅰ1在线性导轨4上的移动以及测量机械臂Ⅰ1自身的作动，来使表面质量检测仪Ⅰ2按照测量规划控制与数据处理分析系统中设置的测量路径进行检测；上位计算机通过远程控制测量机械臂Ⅰ1在地面上的的移动以及测量机械臂Ⅱ6.2自身的作动，来使表面质量检测仪Ⅱ6.3按照测量规划控制与数据处理分析系统中设置的测量路径进行检测。

进一步的，转运车9包括车体9.1，车体9.1顶部固定有若干间隔设置的支撑工装9.2。此结构可在确保飞机机身10稳定性的条件下，减少飞机机身10与转运车9的接触面积，以便于人工补充测量，具体的，还包括与上位计算机通讯连接的光学跟踪器7和三维扫描仪8，在人工补充测量时使用。

Claims (10)

1.一种飞机机身表面装配质量数字化检测方法，其特征在于，包括检测前期准备和检测流程实施；

所述检测前期准备包括以下步骤：

S11，布设数字化检测系统：包括将龙门检测装置安装于地面，并在地面上放置两个用于检测飞机机身（10）侧面和腹部的可移动表面质量检测装置（6）；安装龙门检测装置是将具有足够高度的固定龙门（3）安装于平整的地面上，在固定龙门（3）内侧的顶部设置线性导轨（4），将测量机械臂Ⅰ（1）的一端通过线性导轨（4）与固定龙门（3）滑动连接，并在测量机械臂Ⅰ（1）的另一端安装用于检测飞机机体背部装配质量的表面质量检测仪Ⅰ（2）；

S12，测量站位规划：根据待测飞机机身（10）的长度，结合固定龙门（3）、测量机械臂Ⅰ（1）和可移动表面质量检测装置（6）的可达性，规划测量工位，使数字化检测系统能够覆盖到所有的待检测区域；

S13，测量点位输出：通过上位计算机建立专门的测量规划控制与数据处理分析系统，基于该系统，利用飞机机身（10）蒙皮对缝及紧固件三维数模，结合表面质量检测仪Ⅰ（2）和两个可移动表面质量检测装置（6）的单次测量面积、测量距离及测量入射角，生成待测区域的测量点位；

S14，测量路径规划及仿真：基于测量规划控制与数据处理分析系统，根据生成的测量点位，采用机器人运动学规划测量机械臂Ⅰ（1）和两个可移动表面质量检测装置（6）的运动轨迹，并根据运动仿真进行干涉检查，进而生成表面质量检测仪Ⅰ（2）和两个可移动表面质量检测装置（6）在飞机机身（10）表面的测量路径；

S15，对应飞机机身（10）表面的若干工艺基准孔粘贴测量标志点（5）；

S16，将飞机机身（10）置于转运车（9）上，并通过转运车（9）将飞机机身（10）转运至第一测量工位；

所述检测流程实施包括以下步骤：

S21，基于测量标准点实现表面质量检测仪Ⅰ（2）和两个可移动表面质量检测装置（6）在飞机坐标系中的定位，通过表面质量检测仪Ⅰ（2）或可移动表面质量检测装置（6）识别对应测量工位上的测量标志点（5），得到测量路径的补偿值，并根据测量结果对测量路径进行补偿；

S22，根据预先在测量规划控制与数据处理分析系统中规划的测量路径进行飞机机身（10）表面装配质量的自动测量，并利用其中的数据处理分析系统对测量结果进行实时处理与分析；

S23，完成当前测量工位所有测量区域的数据处理与分析后，对测量结果不合格的区域进行原位投影显示，引导人工添加相应标识以便进行后续处理；

S24，通过转运车（9）将飞机机身（10）转运至下一个测量工位；

S25，重复步骤S21-S24，直至完成对飞机机身（10）所有测量工位的检测。

2.如权利要求1所述一种飞机机身表面装配质量数字化检测方法，其特征在于：还包括采用跟踪式三维扫描单元进行人工补充测量；跟踪式三维扫描单元包括光学跟踪器（7）和三维扫描仪（8），通过飞机机身（10）上的测量标志点（5）完成光学跟踪器（7）在飞机坐标系中的定位，然后利用三维扫描仪（8）对表面质量检测仪Ⅰ（2）和两个可移动表面质量检测装置（6）无法覆盖的测量区域进行人工补充测量。

3.如权利要求1所述一种飞机机身表面装配质量数字化检测方法，其特征在于：所述表面质量检测仪Ⅰ（2）和可移动表面质量检测装置（6）都是基于结构光三维成像对飞机机身（10）表面的钉头凹凸量和蒙皮对缝阶差/间隙进行测量。

4.如权利要求1所述一种飞机机身表面装配质量数字化检测方法，其特征在于：所述步骤S32中，采用迭代最近点算法对测量路径进行补偿。

5.如权利要求1所述一种飞机机身表面装配质量数字化检测方法，其特征在于：所述可移动表面质量检测装置（6）包括移动定位装置（6.1）、测量机械臂Ⅱ（6.2）和表面质量检测仪Ⅱ（6.3），测量机械臂Ⅱ（6.2）的一端与移动定位装置（6.1）固定连接，表面质量检测仪Ⅱ（6.3）安装于测量机械臂Ⅱ（6.2）的另一端。

6.如权利要求5所述一种飞机机身表面装配质量数字化检测方法，其特征在于：所述上位计算机通过远程控制测量机械臂Ⅰ（1）在线性导轨（4）上的移动以及测量机械臂Ⅰ（1）自身的作动，来使表面质量检测仪Ⅰ（2）按照测量规划控制与数据处理分析系统中生成的测量路径进行检测；上位计算机通过远程控制测量机械臂Ⅰ（1）在地面上的移动以及测量机械臂Ⅱ（6.2）自身的作动，来使表面质量检测仪Ⅱ（6.3）按照测量规划控制与数据处理分析系统中生成的测量路径进行检测。

7.一种飞机机身表面装配质量数字化检测系统，其特征在于：包括上位计算机、龙门检测装置、侧/腹检测单元和转运车（9）；

所述龙门检测装置包括测量机械臂Ⅰ（1）、表面质量检测仪Ⅰ（2）和安装于地面上的固定龙门（3），测量机械臂Ⅰ（1）和表面质量检测仪Ⅰ（2）分别与上位计算机通讯连接；固定龙门（3）内侧的顶部设置有线性导轨（4），测量机械臂Ⅰ（1）的一端通过线性导轨（4）与固定龙门（3）滑动连接，表面质量检测仪Ⅰ（2）安装于测量机械臂Ⅰ（1）的另一端；

所述侧/腹检测单元包括两个分别用于检测飞机左右两侧，并配合检测飞机腹部的可移动表面质量检测装置（6），且两个可移动表面质量检测装置（6）分别与上位计算机通讯连接；

所述转运车（9）与上位计算机通讯连接，用于承载飞机机身（10）穿过固定龙门（3）。

8.如权利要求7所述一种飞机机身表面装配质量数字化检测系统，其特征在于：所述可移动表面质量检测装置（6）包括分别与上位计算机通讯连接的移动定位装置（6.1）、测量机械臂Ⅱ（6.2）和表面质量检测仪Ⅱ（6.3）；测量机械臂Ⅱ（6.2）的一端与移动定位装置（6.1）固定连接，表面质量检测仪Ⅱ（6.3）安装于测量机械臂Ⅱ（6.2）的另一端。

9.如权利要求7所述一种飞机机身表面装配质量数字化检测系统，其特征在于：所述转运车（9）包括车体（9.1），车体（9.1）顶部固定有若干间隔设置的支撑工装（9.2）。

10.如权利要求7所述一种飞机机身表面装配质量数字化检测系统，其特征在于：还包括用于人工补充测量的跟踪式三维扫描单元，跟踪式三维扫描单元包括与上位计算机通讯连接的光学跟踪器（7）和三维扫描仪（8）。

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