李 滨

陕西飞机工业有限责任公司 陕西 汉中 723213

1 前言

中型运输机及特种飞机的批量化生产要求在产量呈数量级增长的同时必须保证其质量的一致性，总装作为飞机结构对接、系统安装、系统调试及集成测试的唯一环节，决定了其质量及产量。然而，在现有飞机的总装现场却易产生安装精度超差、系统测试故障等问题。基于信息化环境下的数字化集成检测关键技术，通过设计研发数字化平尾测量与对接控制系统、大部件移动与自适应定位系统、大范围移动和自动导航的调姿对接系统和整机线缆、管路和气密检测装备，解决了大部件对接人工调姿效率低、精度差，线缆检测故障识别难度大等问题，并应用于大中型运输机、特种飞机等多种型号飞机的总装生产过程中，提升飞机总装装配效能和质量。

2 大部件对接误差在线测量与自适应精准控制

2.1 飞机大部件对接装配过程实时测量

关键特征是材料、零部件的特征中，对产品的协调性影响最大的特征。关键特征的变动直接影响产品的装配成功率和产品的性能。大部件结构关键特征变动与其装配过程中的数字量尺寸传递路线密切相关，而其装配组成环中每个零件关键特征尺寸的变动，将导致结构关键特征发生偏移。在飞机大部件对接装配过程中，首先确定装配过程整体外形关键特征，并在此基础上，研究整体外形测量与检测技术，在选定外形测量方式前提下，构建异形部件整体测量场，实时测量异形部件空间位置坐标，通过计算关键特征点位置信息，对比最终位姿调整状态数据，建立误差反馈机制，实时传递位姿调整状态信息。

根据三维数字化装配工艺模型，明确飞机大部件对接的关键测量点，综合考虑现有数字化测量设备和测量技术特点，选择合适的测量设备进行装配现场布局，建立三维检测模型，从而获得面向飞机大部件对接的测量工艺流程。在飞机大部件数字化装配测量现场，根据测量工艺流程，在飞机设计坐标系下，对飞机大部件对接过程中每个待测特征点进行数字化检测，继而进行多源检测数据融合分析处理，检验飞机大部件装配准确度，并实时反馈给飞机柔性装配工装控制系统。

通过采用多轴联动控制技术和激光测量技术等，实现平尾位姿调整、评价、定位，完成平尾与机身尾段的对合，并满足平尾对接孔精加工过程中平尾自身的稳定性。同时，满足垂尾翼尖至平尾翼尖水平测量点测量，以及垂尾与机身对接孔加工、背鳍对合部位工作需求。

大部件数字化对接装配系统应包括各个部件调姿定位子系统，各部件的数字化定位过程如下:

(1)根据部件数模及工艺接头位置，调姿定位系统完成支撑数控定位器的自动化工作配置；

(2)部件实现自适应入位；

(3)部件姿态测量；

(4)部件定位系统根据部件当前姿态及其目标姿态自动调整；

(5)对组件姿态进行测量评价；

(6)调姿完成后，按照预定义的对接路径完成部件对接；

(7)结合高精度的数字化测量、精确的数字化定位工艺装备(数控定位器)的协调运动，保障组件定位的准确性、可靠性、高效率；

(8)数字化定位的入位方式很简单，能自动适应组件支撑点的位置变化，可大幅度地降低装配应力，降低工人劳动强度；

(9)采用数字化调姿定位方式，取消了大量的外形卡板、定位孔等固定工装，简化了装配系统，保证了装配操作的开阔性、舒适型和安全性；

(10)在装配过程中，如果需要对部件进行移位操作(如试对接、测量间隙或修配量、清理毛刺、涂胶等)，可随时通过组件调姿定位系统对组件进行保姿态移位和复位，大幅度地提高装配效率，降低工人劳动强度；

(11)装配过程中能通过数字化测量系统实时掌握组件位置和姿态变化，为工艺决策提供依据。

2.2 多源检测数据融合

针对飞机平尾姿态调整的方法，主要采用三个数控定位器与激光跟踪仪配合完成测量、调姿及对合。飞机大部件对接过程中的多源检测数据融合是对组合式测量方法中位于固定位置或移动平台上的多个同类或异类测量设备接收器的实时检测数据进行融合，实现被测对象的精确定位调姿。多源检测数据融合的实质是按照一定的规律和准则，将数据通过分析处理，转换到统一的飞机设计坐标系下进行协调优化和综合处理，从而产生更为准确、可靠的数据信息。

2.3 基于检测数据的数字化装配过程自适应控制

针对大部件对接时柔性定位调姿的多自由度、高灵活性、短响应时间，且需要保证调姿精度的特点，在对部件实时检测数据处理与分析的基础上，分析各运动轴控制方案及运行轨迹，以异形部件空间运动模型为依托，研究基于柔性定位装置的多轴协同自适应精确控制算法，建立多轴耦合自适应控制模型。

为了提高飞机大部件对接单轴驱动系统的精度和多轴协同运动精度，对每个运动轴均进行模糊自适应PID控制，通过对各轴的PID参数进行在线调节来确保被控对象在任何时刻的设定值和实际检测值之差在给定的误差范围内，从而保证控制系统定位的协同性。

飞机大部件对接自适应控制系统是在常规PID控制器的基础上，采用模糊推理的方法，根据系统位置偏差和偏差变化率对PID参数进行在线整定。

3 整机线缆在线集成智能检测与实时反馈

3.1 总装数字化在线检测

线缆在线检测通电之前，必须通过激励信号对系统功能进行检测。

具体从以下几个方面分析:

(1)检查飞机线束、电缆网装配的正确性。

①检查飞机所有线束、电缆网是否发生断路、短路、错接、漏接、多接、虚接、缩针、断丝等不正确地接线；

②飞机导线束、电缆网的装配在正确的位置上；

③飞机导线束、电缆网中所有的接插件符合设计要求，包括电气性能的可靠性以及外部尺寸的正确性。

(2)检查飞机导线束、电缆网的绝缘性、电缆的耐压性能。

①检查线束、电缆网中的导线之间绝缘性能是否良好，绝缘电阻是否达到设计要求；

②线束/电缆网中的导线与屏蔽层、在飞机壳体之间绝缘性能是否良好、绝缘电阻是否达到设计要求；

③检测电缆束的耐压值。

(3)检查飞机线束、电缆网的屏蔽性。

①检查线束、电缆网的屏蔽层有没有破损，屏蔽效果是否达到设计要求；

②线束、电缆网的屏蔽层与接插件的壳体是否接触良好，对线芯的屏蔽效果是否达到设计要求。

(4)检查飞机线束、电缆网中所附带的其他元器件。

(5)通过测试结果分析，获得飞机整机电缆网的正确性、可靠性与安全性。

3.2 在线检测流程设计与优化

为了实现整机线缆的自动化在线检测，提高检测效率，实现检测过程的自动化，在程序设计阶段，需要将人工检测操作过程、操作大纲转换成基于检测定义语言的检测脚本，针对检测的虚拟资源需求通过语言编译器和系统平台的解释定位，转换成针对信号的真实资源，以便在线检测系统识别和运行。数字化、程序化的检测脚本是实现自动化执行通电在线检测的依据和前提条件。由于整机线缆检测点数量大、机上收头多、检测周期长等问题，以满足关键特征要求为目标，研究检测点的布置规律，剔除对检测目标贡献较小的检测点，进而建立检测点布局优化模型，得到检测点的最优布局，降低检测工作量，缩短检查周期。

根据电气、航电系统机载设备通电检查的工作目标和具体内容，梳理工作流程，对流程进行优化，对可能进行集成的设备进行集成。通电过程中尽量采用集成化、数字化、模块化的通电技术，从而快速的完成对机载设备的测试。降低工人劳动强度，并且能记录实验数据，定位故障点位置，提升工作效率。

3.3 检测数据实时处理与故障自动识别

在现有多人配合逐点检测过程中，由于检测数据量大，基于经验的人为操作难以准确的判断检测统计规律，导致检测效率低、速度慢，且易出现人为漏检和错检。通过构建集成的计算机信息处理中控平台，实现对多源、异构信号的快速转化和处理，进行故障的自动识别，对所采集的在线检测数据集进行统计分析，根据所得统计规律确定相应的故障模式，并通过可视化手段实时显示检测情况和结果，从而提高效率，杜绝人为操作差错。

引进整机线缆在线自动检测系统，根据实际被测试飞机的线路原理编辑测试软件，通过转接电缆及转接工装夹具，实现对飞机整机线束、电缆网和盘箱件中继电器转换逻辑正确性的测试及检查。

3.4 故障源快速准确定位

目前飞机线缆检测排故困难，难以进行故障准确定位，排故依赖经验和换件，因此研究故障模式与故障源之间的映射关系，依据检测条件进行智能判断，实现故障源准确定位。同时，在线检测结果在测试脚本执行结束后进行反馈并存档，根据故障判断结果，给出测试报告，帮助检测执行人员了解检测运行情况，且可以作为质量检测的依据。

4 结论

围绕飞机总装工艺、制造和检测等关键环节，通过大部件对接误差在线检测与自适应精准控制、整机线缆在线集成智能检测与实时反馈等关键技术的研究与应用，解决了大部件人工对接装配效率低、精度差，线缆人工检测故障识别难度大等问题。同时采用设计研发的数字化平尾测量与对接控制系统、大部件移动与自适应定位系统、大范围移动和自动导航的调姿对接系统，实现了整体工作平台自动移动和升降、货桥/后大门与机身的自动化拆卸和安装，实现了左、右平尾与机身的数字化、自动化对接，大幅提高了大部件对接的质量和效率。采用设计研发的整机线缆、管路和气密检测装备，实现了线缆检测故障源的快速准确定位、检测故障的自动识别，提高了整机线缆检测的效能和质量。