飞机钣金零件数字化检测技术研究

        经过数十年的发展，我国航空工业制造自动化水平得到了极大 提升，随着计算机技术的快速发展与应用，加快了飞机设计和制造 技术向数字化与自动化方向发展的速度。现代飞机制造工程中，通 过大量使用数字化生产手段，大大提高了零件加工质量和效率，同 时，作为飞机制造过程中的产品检测也同样进入了数字化时代。

         飞机钣金零件由于尺寸大、刚性差，长期以来，零件的检测一直 依靠传统的工具加检验工装的模式通过目视检测完成，不仅操作困 难、检测周期长，而且难以有效检测零件加工精度。在产品批量增大、 客户要求提高的情况下，钣金零件的数字化检测逐渐走向前台。数字 化检测技术不但可以获得被检测工件的几何尺寸要素及形位尺寸的 检测结果，而且还可以方便的获得质量控制过程中的各种统计参数， 能对整个生产过程进行评估。数字化检测技术是伴随着数字化设计、 制造而产生的新型检测技术，是通过对已经加工完成的零件进行扫描 测量，与三维或二维数字模型定义数据直接进行比较，分析出测量数 字与理论数字的偏差情况，快速检测出零件的加工精度。 

        1 当前较为成熟的数字化检测设备和技术 

        1.1 照相测量系统 

        工作过程是首先对准工件进行三维拍照，快速收集到三维型面 的点云数据，然后利用点云数据完成相应的检测分析任务。 

        1.2 三坐标测量机

         坐标测量机在20世纪50年代至60年代初伴随军工生产的发展 产生的检测设备，采用接触式的测量方法，颗精确测量工件的形位 尺寸、公差大小，具有精度高等特点，但效率较低。

        1.3 便携式三维激光扫描测量臂 

         具有无限通讯功能和锂电池供电能力，从而为现场测量提供了 无限的灵活性，在实际应用中可大大缩短设计生产制造周期，降低 成本。

         1.4 激光雷达扫面仪 

          为非接触式检测设备，能加快生产速度，提高测量质量，降低 成本。此外，由于测量直接在零件表面进行，无需计算偏移值。可 以用于测量和扫描体积大、难接近、结构复杂、细小和劳动密集型 的无法测量的复杂几何结构。 

         1.5 2D 激光扫描检测仪 

         使用该检测仪检测平板类零件，一次精确扫描只需要几秒钟到几 分钟的时间，检测精度和效率均较传统的人工按模线样板检测高很多。

         2 钣金零件数字化检测的必要性 

         与传统的工装样板辅助卡尺等测量工具检验零件，数字化测量 技术拥有快速化、精确化、可视化、数据化的特点。在我国，飞机 钣金零件现有的检测手段基本以传统的工装样板为依据，使用游标 卡尺、千分尺、塞尺等工具进行测量，由于工装样板本身制造的误 差，以及检测过程中的可操作性，对应使用数控生产的高精度钣金零件，难以保证测量的准确性和快速性，尤其是高精度孔、复杂多 却面结构的检测，则根本无法实现。 

          在航空制造业高速发展的今天，零件质量越来越在产品竞争中 起着决定性的作用，伴随数字化技术在航空制造领域的广泛应用， 传统的检测方法难以满足高精度零件的检测要求，检测速度也难以 跟上大批量生产的步伐，依靠经验和万能检测设备与工装样板、仪 器进行检测的时代已经难以满足现代航空制造业生产的需要，而在 产品的设计、生产中，数字化技术已广泛的应用在工业生产的各个 环节。因此，数字化检测技术应运而生，从后台走向前台，从单一 走向综合，并不断完善和成熟。在飞机的制造、装配中，每一个环 节都离不开测量，没有数字化检测，飞机的精确制造将十分困难， 难以走出小批量生产、低质量循环的劳动密集型产业模式。数字化 测量已经成为飞机研制过程中最重要的手段，是推动飞机制造向高 质量，高产量，低成本，技术集中型发展的有力保障。 

         3 国内外数字化检测技术的发展现状

         在波音、空客等拥有先进制造技术的国外航空企业，飞机生产 的数字化达到了高度成熟的水平。飞机生产的整个过程已经完全实 现了数字化的设计、制造、质量控制以及管理的集成，形成了一套 完成、高效的数字化设计、生产、检测和管理技术。

          由于中国航空工业起步较晚，受国家经济条件发展限制，相应的 研究投入较少，导致测量技术发展滞后，进展缓慢，即使是具体的应 用也有极大的局限性，真正意义上的应用也只是在近几年的转包零件 制造中，由于欧美飞机零件加工精度要求高，各航空企业才逐步涉足 数字化检测，且大都采用效率较低的三坐标测量，总体上数字化检测 技术的成熟度还比较低，利用率也不高。当前，我国航空工业的数字 化检测技术还处于起步、摸索阶段，根本谈不上丰富的技术积累。

          4 结束语  

         近年来，在国家大力支持下，我国航空制造业取得了巨大的成 就，但与欧美等西方发达国家相比，我国的航空事业还任重而道远。 随着钣金零件数字化生产的普及，采用传统的零件检测手段已经无 法满足正常的生产。因此，数字化测量技术的应用成为当前我国航 空工业急需解决的重大问题，国内航空科研院所、航空制造企业也 相继开展了数字化检测技术的研究与应用，但是，具体应用还处在 摸索阶段。数字化检测技术的应用主要是满足飞机精确化制造的要 求，实现钣金零件的精确化制造和检验，解决长期以来钣金零件制 造精度低，互换性差的瓶颈问题，实现飞机制造的数字化、精确化。 因此，必须加快数字化检测技术的研究与应用，保证数字化制造的 零件检测要求，提升我国航空工业的整体研制水平。