一种航空非标导管快速数字化制造系统及其修复方法

文献发布时间：2023-06-19 16:04:54

技术领域

本发明涉及导管数字化精确制造领域，具体是一种航空非标导管快速数字化制造系统及其修复方法。

背景技术

随着现代航空器设计日趋复杂，其装配精度要求也越发苛刻，相应对航空导管制造提出了更高的要求。区别于普通民用导管装配，航空导管装配属于典型的多重约束装配，既要满足两端端口的无应力连接，同时还需保证导管与机体装夹机构的无应力装配。为满足这些要求，一方面要提高其外形尺寸精度保证其空间走向贴合度，另一方面需精确计算其两端端口尺寸保证接口装配连接质量，这都迫切需要利用航空导管先进数字化制造技术来解决。

但在飞机维修企业推广导管数控制造并不容易，这是因为在役传统机型原机导管绝大部分没有原始数字模型，采用手工弯制，标准化程度有限，造成大部分属于非标导管范畴，如图1，即管形中包含样条线、空间弯角、小直线段或小角度弯等不适宜数控制造的特征，想要实现数字化制造难度很大。

为实现传统非标导管数控制造，一般流程如图2：首先将飞机上拆卸的原机导管作为原始形状参考，在不改变基本形状的前提下，人工利用Φ6尺寸铝管(材质较软，适合手工弯曲)与匹配弯曲半径的进行手工打样，这一过程需有意识去除导管的非标特征；手工打样完成后需将样件在飞机上进行实地验装以确认形状准确并适当优化形状；机上验装确认后利用关节臂测量机，如图3，对样件进行逆向测量以建立导管三维数模；基于三维数模中导管的形状参数信息利用数控弯管设备即可制造出需要的样管；样管制造后一般随飞机正常修理流程进行首架验装，如果验装合格则不再拆卸，同时将该形状数模定型，用以该非标导管的数字化批量加工，如若验装不合格，则需要返回到第二步逐步查找原因并对于解决。

如上述流程所述，传统非标导管数字化制造方法繁琐，相关环节如第二步打样对工人技能要求很高，质量不确定性较大，整个流程周期较长，很难适应航空导管“多数模、小批量”的生产特点，难以大范围推广应用到现有未进行数字化设计的二、三代飞机。故如何开发一种航空非标导管快速数字化制造方法，实现非标导管的快速数字化制造，是航空修理企业亟待解决的难题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种航空非标导管快速数字化制造系统及其修复方法。

一种航空非标导管快速数字化制造系统，包括：

摄影测量系统，能够将导管原始形状毫无保留测绘出；

形状优化软件，能够依据摄影测量获取的非标导管几何形状数据。

所述的摄影测量系统基于摄影测量原理，能够识别出常规关节臂测量非标导管遗漏的数据，最终获得非标导管完整的几何形状数据。

所述的遗漏的数据包括样条线、空间弯角、小直线段或小角度弯。

所述的摄影测量系统包括计算机、用于多角度采集航空导管图像,并上传至计算机进行分析的工业相机组、确保工业相机组采集清晰图像的底部光源、实现投影背景光来适宜拍照的补光板兼标定板、用于实现工业相机的供电和图像传输的相机电缆，所述的计算机对工业相机采集上传的图像进行解码和相位计算,并利用立体匹配技术、三维测量原理,重建出弯管的三维图像并实时显示。

所述的形状优化软件基于数控弯管通用工艺要求，在遵循非标导管整体形状特点与符合导管安装公差约束前提下，通过特定的计算逻辑与处理算法，对非标导管几何形状数据进行优化修改。

一种航空非标导管快速数字化制造系统的修复方法，其具体步骤如下：

S1、利用导管智能测绘系统中的摄影测量系统获取原始非标导管的完整几何形状；

S2、依托导管智能测绘系统中的形状优化软件，基于上一步获取的导管完整几何形状数据，利用特定的过滤算法，过滤掉极小角度弯角，仅保留符合工艺要求大角度弯角；

S3、承接上一步，利用特定的半径优化算法，将非标导管中不符合数控弯管工艺的大、小弯曲半径统一修正为标准弯曲半径；

S4、承接上一步，利用特定的小直线段工艺优化算法，获取一个满足原始非标导管形状特点与数控弯管工艺双重约束的标准导管几何数据；

S5、利用通用导管坐标点转换算法，输出上一步获取的标准导管YBC制造数据；

S6、利用导管数控加工设备，考虑管材回弹特性，制造出标准导管样件；

S7、按照装机标准要求，对标准导管样件进行装机验证；

S8、若样件装机验证合格，则将该标准样件确定为该非标导管的标准形状并定型，后期制造时直接利用该形状数据进行批量加工；

S9、若样件装机验证不合格，则按照装机要求，利用人工或辅助工装，对样件进行适当形状调整，直到符合装机要求；然后将调整后的样件作为原始非标导管形状输入，重复步骤S1-步骤S8。

所述的步骤S4的小直线段工艺优化算法具体为将非标导管中不符合数控弯管工艺的小直线段人为变长，使其符合导管数控弯制时的最小夹持长度要求。

本发明的有益效果是：将现有非数字化设计的二、三代航空非标导管进行标准化设计与优化，设计后的导管不存在有工艺限制问题，可作为标准数据源使用，大大扩展了数控弯管技术的应用范围；相比传统航空非标导管数字化制造流程，大大降低了操作者的劳动强度与技能要求，同时也显著提高了工作效率与航空导管制造精度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的非标导管图示结构示意图；

图2为本发明的传统非标导管数字化制造流程结构示意图；

图3为本发明的航空非标导管快速数字化修复方法结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。

如图3所示，一种航空非标导管快速数字化制造系统，包括：

摄影测量系统，能够将导管原始形状毫无保留测绘出；

形状优化软件，能够依据摄影测量获取的非标导管几何形状数据。

所述的摄影测量系统基于摄影测量原理，能够识别出常规关节臂测量非标导管遗漏的数据，最终获得非标导管完整的几何形状数据。

所述的遗漏的数据包括样条线、空间弯角、小直线段或小角度弯。

如图1所示，图中附图标记a为连续曲线，附图标记b为超大圆弧，附图标记c为小角度弯。

所述的补光板兼标定板能够设置若干个标记,为拍摄后照片提供标定。

形状优化软件为自编软件，主要基于摄影测量系统得到的图像数据，根据导管弯曲工艺要求，利用计算机软件和算法，将导管中的多余折弯点进行过滤、对非标弯曲半径进行标准化，对小直线段进行工艺优化，最后获得目标导管的标准形状。