基于关节臂坐标测量机的飞机焊接导管数字化检测方法

姜一鸣1，张晶1，赵洪宇2，欧佳昕2，刘胜兰2

(1.航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司钣钳加工厂，四川 成都610091)

(2.南京航空航天大学机电学院，江苏 南京210016)

作者简介：姜一鸣（1994—），男，助理工程师，主要研究方向为航空导管数字化制造，452899291@qq.com.

通讯作者：刘胜兰，女,副教授，meeslliu@nuaa.edu.cn.

摘要：飞机焊接导管由1个主管件、多个支管件以及安装在管件末端的附件组成，结构复杂，检测难度大。首先对焊接导管结构进行分析，提炼出管件和附件的检测要素；然后采用带有激光叉形测头和接触测头的组合式关节臂坐标测量机对焊接导管进行测量，获得各管件和附件的测量数据；最后从检测要素中定义基准要素，采用3-2-1匹配方法进行配准，从而获得各检测要素的误差情况。

关键词：飞机制造；焊接导管；检测；数字化测量；关节臂坐标测量

中图分类号：V260.5   文献标识码：A   文章编号：2095-509X(2020)01-0071-04

导管是飞机的重要组成部分，负责将气体、油料等介质输送到飞机各部位。焊接导管是指将管件、半管、附件等零件采用焊接成形方式并辅助以其他方式连接而成的导管总成件。在飞机导管产品中，焊接导管占总数的25%～35%［1］。

目前，我国航空企业对导管的设计大多采用三维数模，在制造过程中大量采用数控弯管技术［2］，在检测过程中逐步采用数字化检测设备对简单导管进行检测。对于焊接导管，由于其结构复杂且支管多，目前仍然主要采用专用夹具来进行检测，具体方法是：将焊接导管放置在夹具上，并按照定位要求将导管的基准面与夹具的定位面进行贴合定位，然后采用垫片、卡规等实物检测各部位是否存在干涉或者间隙情况。给出的是定性的误差评价结果，检测精度较低，且检测夹具通常与焊接装配过程采用同一套夹具，因而在检测过程中有时会存在由于夹具本身的位置不准确而带来的误差。

近年来，数字化检测方法发展十分迅速，按照测头传感器是否与零部件接触可分为接触式与非接触式两类。其中接触式测头传感器以三坐标测量机和关节臂坐标测量机（articulated arm coordinate measuring machine，AACMM）为代表，非接触式以激光测量和视觉测量为代表。文献［3］、［4］介绍了当前主流测量方法的原理并给出各方法在

大尺寸零部件检测中的应用。然而，焊接导管是一类结构形式比较特殊的零部件，单一的测量方法难以直接完成所有部位的检测。目前，在关节臂坐标测量机上配置激光叉形测头和接触式测头进行组合测量是焊接导管的有效测量方法。

在获得测量数据后，就可以根据基准要素将测量数据与理论模型进行匹配，使测量数据转换到理论坐标系下并对其进行误差评价。对于焊接导管，可以在附件上选择3个基准要素，然后采用3-2-1匹配方法将测量数据与理论模型进行匹配，获得各检测要素的误差情况。

1焊接导管结构分析

焊接导管从几何结构上可分为两部分：管件零件部分和附件零件部分。其中管件包括1个主管件和多个支管件，附件一般安装在管件的末端，包括端头、管套、法兰等。

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