《智能制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件-第4章 加工過(guò)程的智能監(jiān)測(cè)與控制

智能制造技術(shù)基礎(chǔ)第4章加工過(guò)程的智能監(jiān)測(cè)與控制本章要點(diǎn)4.1概述4.2加工過(guò)程的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)4.4機(jī)床加工精度的控制4.3加工過(guò)程的智能診斷4.5數(shù)字化測(cè)量與檢測(cè)4.6數(shù)字化裝配概述4.14.1.1加工過(guò)程中的智能檢測(cè)和控制的目的4.1.2智能監(jiān)測(cè)與控制的內(nèi)容4.1.3加工過(guò)程的智能監(jiān)測(cè)與控制發(fā)展趨勢(shì)在制造生產(chǎn)實(shí)踐中，加工過(guò)程并非一直處于理想狀態(tài)，而是伴隨著材料的去除出現(xiàn)多種復(fù)雜的物理現(xiàn)象，如加工幾何誤差、熱變形、彈性變形以及系統(tǒng)振動(dòng)等。這些復(fù)雜的物理現(xiàn)象，導(dǎo)致了產(chǎn)品質(zhì)量不能滿(mǎn)足要求。隨著信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，以及生產(chǎn)中人們對(duì)加工質(zhì)量要求的不斷提高，通過(guò)對(duì)加工過(guò)程參數(shù)實(shí)施監(jiān)測(cè)并通過(guò)主被動(dòng)控制的方法、對(duì)不利于產(chǎn)品高質(zhì)量生產(chǎn)的加工過(guò)程進(jìn)行干預(yù)的智能加工技術(shù)受到廣泛關(guān)注。4.1.1加工過(guò)程的智能監(jiān)測(cè)與控制的目的

制造過(guò)程中的狀態(tài)監(jiān)測(cè)主要是為了保障自動(dòng)化加工設(shè)備的安全和加工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)高效低成本加工，將來(lái)自制造系統(tǒng)的多傳感器在空間或時(shí)間上的冗余或互補(bǔ)信息通過(guò)一定的準(zhǔn)則進(jìn)行組合，挖掘更深層次，有效的狀態(tài)信息。最終實(shí)現(xiàn)對(duì)制造系統(tǒng)的一些關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行有效的測(cè)量和評(píng)估。4.1.2智能監(jiān)測(cè)與控制的內(nèi)容圖4-1加工過(guò)程監(jiān)測(cè)與控制實(shí)現(xiàn)流程加工過(guò)程中傳感器與檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)拾取機(jī)床加工過(guò)程信息，并傳遞給機(jī)床的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品加工的動(dòng)態(tài)控制。（1）加工過(guò)程仿真與優(yōu)化：針對(duì)不同零件的加工工藝、切削參數(shù)、進(jìn)給速度等加工過(guò)程中影響零件加工質(zhì)量的各種參數(shù)，通過(guò)基于加工過(guò)程模型的仿真，進(jìn)行參數(shù)的預(yù)測(cè)和優(yōu)化選取，生成優(yōu)化的加工過(guò)程控制指令。（2）過(guò)程監(jiān)控與誤差補(bǔ)償：利用各種傳感器、遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷技術(shù)，對(duì)加工過(guò)程中的振動(dòng)、切削溫度、刀具磨損、加工變形以及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)與健康狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)；根據(jù)預(yù)先建立的系統(tǒng)控制模型，實(shí)時(shí)調(diào)整加工參數(shù)，并對(duì)加工過(guò)程中產(chǎn)生的誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。（3）通訊等其他輔助智能：將實(shí)時(shí)信息傳遞給遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)，以及車(chē)間管理MES系統(tǒng)。4.1.2智能監(jiān)測(cè)與控制的內(nèi)容4.1.3加工過(guò)程的智能監(jiān)測(cè)與控制發(fā)展趨勢(shì)加工過(guò)程的智能監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展將主要包括：（1）加工過(guò)程監(jiān)控更適合于精密加工和自適應(yīng)控制的要求；（2）由單一信號(hào)的監(jiān)控向多傳感器、多信號(hào)監(jiān)控的發(fā)展，充分利用多傳感器的功能來(lái)消除外界干擾，避免漏報(bào)誤報(bào)情況；（3）智能技術(shù)與加工過(guò)程監(jiān)控結(jié)合更加緊密；充分利用智能技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，突出監(jiān)控的智能性和柔性；提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和實(shí)用性。加工過(guò)程的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)4.24.2.1加工過(guò)程中常用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)4.2.2機(jī)器視覺(jué)4.2.3機(jī)械零件內(nèi)部缺陷的紅外無(wú)損檢測(cè)技術(shù)4.2.4陣列渦流檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用4.2.5加工過(guò)程刀具振動(dòng)檢測(cè)4.2.1加工過(guò)程中常用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

金屬零件缺陷的無(wú)損檢測(cè)是通過(guò)利用電、磁、聲、光、熱等作為激勵(lì)源對(duì)金屬零件進(jìn)行加熱，根據(jù)試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的形態(tài)以及變化所反饋的信息進(jìn)行檢測(cè)，從而判斷金屬零件內(nèi)部是否存在缺陷。目前，加工過(guò)程的典型無(wú)損檢測(cè)方法主要有：渦流檢測(cè)、超聲檢測(cè)、射線(xiàn)檢測(cè)、激光檢測(cè)、滲透檢測(cè)、磁粉檢測(cè)等。（1）渦流檢測(cè)是一種非接觸式的檢測(cè)技術(shù)，感應(yīng)線(xiàn)圈不與試件直接接觸，可進(jìn)行高速檢測(cè)，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。用于檢測(cè)鐵磁性材料（導(dǎo)電材料）的金屬零件，且只能用于對(duì)零件表面及近表面缺陷的檢測(cè)。（2）超聲波檢測(cè)方法是一種利用聲脈沖在試件的缺陷處發(fā)生變化來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的。通過(guò)計(jì)算機(jī)、信號(hào)采集、以及圖像處理技術(shù)可將超聲波圖像化，能直觀的反映出被檢金屬零件內(nèi)部的結(jié)構(gòu)信息。作為一種新型的無(wú)損傷檢測(cè)方法，超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)有著諸多優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、檢測(cè)深度大、結(jié)果精確可靠、成本低、操作簡(jiǎn)單且超聲波探傷儀體積小、重量輕，便于攜帶，對(duì)人體無(wú)害，已經(jīng)廣泛的用于金屬加工、材料試驗(yàn)、航天航空等領(lǐng)域。根據(jù)目前的發(fā)展情況，超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要用于金屬零件的質(zhì)量評(píng)估，例如鋼板、管道、壓力容器、金屬材料復(fù)合層、鐵路軌道以及列車(chē)零件等的無(wú)損檢測(cè)研究。（3）射線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)是一種利用X射線(xiàn)、射線(xiàn)以及中子射線(xiàn)等穿過(guò)試件時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)度衰減變化進(jìn)行檢測(cè)的方法。根據(jù)穿過(guò)試件的射線(xiàn)強(qiáng)度不同，可以判斷出試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否存在缺陷，只要試件中存在缺陷就會(huì)破壞射線(xiàn)的連續(xù)性，由于不連續(xù)的射線(xiàn)在膠片上的感光程度存在著一定差異，因而就顯示出不連續(xù)的圖像信息。近年來(lái)，射線(xiàn)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要用于對(duì)小型、幾何形狀復(fù)雜的金屬鑄件或鍛件的無(wú)損檢驗(yàn)和尺寸測(cè)量，以及航空工業(yè)復(fù)合型型材料和金屬零件等的無(wú)損檢測(cè)檢測(cè)。射線(xiàn)檢測(cè)方法具有檢測(cè)效果直觀，缺陷尺寸檢測(cè)結(jié)果精確，能提供永久性記錄以及靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。（4）滲透檢測(cè)方法具有操作簡(jiǎn)單、成本低、檢測(cè)靈敏度高、一次性檢測(cè)范圍廣、缺陷顯示效果直觀等特性，可用于檢測(cè)各類(lèi)不同缺陷。該方法只能用于檢測(cè)金屬零件表面開(kāi)口裂紋，且被檢試件表面必須相對(duì)光滑且無(wú)污染物。（5）磁粉檢測(cè)方法操作簡(jiǎn)單且成本低，適用于檢測(cè)所有鐵磁性材料的表面和近表面的缺陷。（6）激光檢測(cè)方法原理是對(duì)被檢試件施加激光載荷，當(dāng)金屬零件內(nèi)部存在缺陷時(shí)，其缺陷部位與正常部位發(fā)生的形變量不同，通過(guò)對(duì)施加載荷前后所形成的信息圖像的疊加來(lái)判斷其內(nèi)部是否存在缺陷。由于激光光束可以入射到試件的任何部位，故可用來(lái)檢測(cè)幾何形狀不規(guī)則金屬零件。目前，激光檢測(cè)主要用于對(duì)高溫條件、不易接近的試件以及超薄超細(xì)試件的檢測(cè)，如熱鋼材、放射性材料的檢測(cè)等。由于激光檢測(cè)技術(shù)的成本高、安全性差，目前仍處在發(fā)展完善的階段。（7）紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)是一種利用紅外熱像儀將物體表面不可見(jiàn)的紅外熱輻射信息轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)的熱圖像的方法。該方法具有非接觸、不破壞、實(shí)時(shí)、快速等特性，能有效的對(duì)金屬零件缺陷進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)研究。目前，該技術(shù)廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域、航空航天、冶金機(jī)械、電力石化、壓力容器等諸多領(lǐng)域，雖然紅外無(wú)損檢測(cè)有其突出的優(yōu)點(diǎn)，但也存在著一定的局限性，如信號(hào)的信噪比不高，熱傳導(dǎo)惰性大衰減快，缺陷定量化檢測(cè)水平低等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、精密加工等技術(shù)的發(fā)展，一些新的技術(shù)如計(jì)算機(jī)視覺(jué)、聲發(fā)射技術(shù)、熱紅外技術(shù)等實(shí)現(xiàn)了加工過(guò)程參數(shù)的在線(xiàn)檢測(cè)，為智能制造技術(shù)的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。4.2.2機(jī)器視覺(jué)1.機(jī)器視覺(jué)的定義、用途及其系統(tǒng)構(gòu)成圖4-2機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的一般構(gòu)成機(jī)器視覺(jué)（MachineVision，MV）也稱(chēng)為計(jì)算機(jī)視覺(jué)，是一種以機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品代替人眼的視覺(jué)功能，利用計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品采集的圖像或者視頻進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)客觀世界的三維場(chǎng)景的感知、識(shí)別和理解的技術(shù)。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)涉及人工智能、神經(jīng)生物學(xué)、心理物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、圖像處理和模式識(shí)別等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。它主要利用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人或者再現(xiàn)與人類(lèi)視覺(jué)有關(guān)的某些智能行為，從客觀事物的圖像中提取信息，分析特征，最終用于如工業(yè)檢測(cè)、工業(yè)探傷、精密測(cè)控、自動(dòng)生成線(xiàn)及各種危險(xiǎn)場(chǎng)合工作的機(jī)器人等。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是一種非接觸式的光學(xué)傳感器，它同時(shí)集成軟硬件，能夠自動(dòng)地從所采集的圖像中獲取信息或者產(chǎn)生控制動(dòng)作。一般一個(gè)典型的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)應(yīng)該包括光源、光學(xué)系統(tǒng)、圖像捕捉系統(tǒng)、圖像數(shù)字化模塊、數(shù)字圖像處理模塊、智能判斷決策模塊和機(jī)械控制執(zhí)行模塊。圖4-3機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)構(gòu)成示例4.2.2機(jī)器視覺(jué)（1）光源光源照明技術(shù)對(duì)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)性能的好壞有著至關(guān)重要的作用。光源的一般應(yīng)具備以下特征：盡可能突出目標(biāo)的特征，在物體需要檢測(cè)的部分于非檢測(cè)的部分之間盡可能產(chǎn)生明顯的區(qū)別，增加對(duì)比度；保證足夠的亮度和穩(wěn)定性；物體位置的變化不影響成像的質(zhì)量。在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)應(yīng)用中多采用透射光和反射光。光源設(shè)備的選擇必須符合所需的幾何形狀，同時(shí)，照明亮度、均勻度、發(fā)光的光譜特性也需符合實(shí)際的要求。常用的光源類(lèi)型有鹵素?zé)?、熒光燈和LED光源燈。（2）光學(xué)鏡頭光學(xué)鏡頭成像質(zhì)量的優(yōu)劣程度可用相差的大小來(lái)衡量，常見(jiàn)的像差有球差、彗差、像散、場(chǎng)區(qū)、畸變和色差6種。為此，在選用鏡頭時(shí)需要考慮：成像面積大小：成像面積是入射光通過(guò)鏡頭后所成像的平面，該平面是一個(gè)圓形。一般使用CCD相機(jī)，其芯片大小有1/3in、1/2in、2/3in及1in4種大小，在選用鏡頭時(shí)要考慮該鏡頭的成像面與所用的CCD相機(jī)是否匹配。焦距、視角、工作距離、視野：焦距是鏡頭到成像面的距離；視角是視線(xiàn)的角度，也就是鏡頭能看到的寬度；工作距離是鏡頭的最下端到景物之間的距離；視野是鏡頭所能夠覆蓋的有效工作區(qū)域。上述四個(gè)概念之間是關(guān)聯(lián)的，其關(guān)系是：焦距越小，視角越大，最小工作距離越短，視野越大。（3）攝像機(jī)（CCD）CCD（ChargeCoupledDevice）是美國(guó)人Boyle發(fā)明的一種半導(dǎo)體光學(xué)器件，該器件具有光電轉(zhuǎn)換、信息存儲(chǔ)和延時(shí)等功能，并且集成度高、能耗小，在固體圖像傳感、信息存儲(chǔ)和處理等方面得到廣泛應(yīng)用。CCD攝像機(jī)按照其使用的CCD器件分為線(xiàn)陣式和面陣式兩大類(lèi)，其中線(xiàn)陣CCD攝像機(jī)一次只能獲得圖像的一行信息，被拍攝的物體必須以直線(xiàn)形式從攝像機(jī)前移過(guò)，才能獲得完整的圖像，而面陣攝像機(jī)可以一次獲得整幅圖像的信息。目前，在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中以面陣CCD攝像機(jī)應(yīng)用較多。（4）圖像采集卡圖像采集卡是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中的一個(gè)重要部件，它是圖像采集部分和圖像處理部分的接口。一般具有以下的功能模塊：1）圖像信號(hào)的接收與A-D轉(zhuǎn)換模塊，負(fù)責(zé)圖像信號(hào)的放大與數(shù)字化。有用于才是或黑白圖像的采集卡，彩色輸入信號(hào)可分為復(fù)合信號(hào)或RGB分量信號(hào)。同時(shí)，不同的采集卡具有不同的采集精度，一般有8/16/24/32Bit。2）攝像機(jī)控制輸入輸出接口，主要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)攝像機(jī)進(jìn)行同步或?qū)崿F(xiàn)異步重置拍照、定時(shí)拍照等。3）總線(xiàn)接口，負(fù)責(zé)通過(guò)PC內(nèi)部總線(xiàn)高速輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，一般是PCI接口，傳輸速率可高達(dá)130Mbit/s，完全能勝任高精度圖像的實(shí)時(shí)傳輸，且占用較少的CPU時(shí)間。在選擇圖像采集卡時(shí)，主要應(yīng)考慮到系統(tǒng)的功能需求、圖像的采集精度和攝像機(jī)輸出信號(hào)的匹配等因素。（5）圖像信號(hào)處理圖像信號(hào)處理是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的核心。視覺(jué)信息處理技術(shù)主要依賴(lài)于圖像處理方法，包括圖像增強(qiáng)、數(shù)據(jù)編碼和傳輸、平滑、邊緣銳化、分割、特征抽取、圖像識(shí)別等內(nèi)容。經(jīng)過(guò)這些處理后，輸出圖像的質(zhì)量得到相當(dāng)程度的改善，即優(yōu)化了圖像的視覺(jué)效果，又便于計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行分析、處理和識(shí)別。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)以及大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，圖像處理的很多工作都可以借助于硬件完成，如DSP芯片、專(zhuān)用的圖像信號(hào)處理卡等，而軟件則主要完成算法中非常復(fù)雜、不太成熟或需要改進(jìn)的部分。（6）執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)最終功能的實(shí)現(xiàn)還依靠執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合不同，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以是機(jī)電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)或氣動(dòng)系統(tǒng)中的一種，無(wú)論采用何種執(zhí)行機(jī)構(gòu)，除了要嚴(yán)格保證其加工制造和裝配的精度外，在設(shè)計(jì)時(shí)還需要對(duì)動(dòng)態(tài)特性，尤其是快速性和穩(wěn)定性加以重視。視覺(jué)系統(tǒng)的輸出并非視頻信號(hào)，而是經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理后的檢測(cè)結(jié)果，采用CCD攝像機(jī)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專(zhuān)用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)提取目標(biāo)的特征（面積、長(zhǎng)度、數(shù)量和位置等）；根據(jù)預(yù)設(shè)的容許度和其他條件輸出結(jié)果（尺寸、角度、偏移量、個(gè)數(shù)、合格/不合格等）；上位機(jī)實(shí)時(shí)獲得檢測(cè)結(jié)果后，指揮運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)或I/O系統(tǒng)執(zhí)行響應(yīng)的控制動(dòng)作。2.機(jī)器視覺(jué)測(cè)量原理圖4-4雙目視覺(jué)系統(tǒng)測(cè)量原理

O1和Or是雙目系統(tǒng)的兩個(gè)攝像頭，P是待測(cè)目標(biāo)點(diǎn)，左右兩光軸平行，間距是T，焦距是f。對(duì)于空間任意一點(diǎn)P，通過(guò)攝像機(jī)O1觀察，看到它在攝像機(jī)O1上的成像點(diǎn)為P1，X軸上的坐標(biāo)為X1，但無(wú)法由P的位置得到P1的位置。實(shí)際上O1P連線(xiàn)上任意一點(diǎn)均是P1。所以如果同時(shí)用O1和Or這兩個(gè)攝像機(jī)觀察P點(diǎn)，由于空間P既在直線(xiàn)O1P1上，又在OrP2上，所以P點(diǎn)是兩直線(xiàn)O1P1和OrP2交點(diǎn)，即P點(diǎn)的三維位置是唯一確定的。4.2.2機(jī)器視覺(jué)圖4-5機(jī)器視覺(jué)圖像處理過(guò)程

圖像采集是圖像信息處理的第一個(gè)步驟，此步驟為圖像分割、圖像匹配和深度計(jì)算提供分析和處理的對(duì)象。

視覺(jué)圖像是模擬量，要對(duì)視覺(jué)圖像進(jìn)行數(shù)字化才能輸入計(jì)算機(jī)。視頻圖像采集卡可以將攝像頭攝取的模擬圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號(hào)，使得計(jì)算機(jī)得到需要的數(shù)字圖像信號(hào)。

圖像分割的目的是將圖像劃分成若干個(gè)有意義的互補(bǔ)交互的小區(qū)域，或者是將目標(biāo)區(qū)域從背景中分離出來(lái)，小區(qū)域是具有共同屬性并且在空間上相互連接的像素的集合。

圖像匹配：圖像分割后，對(duì)多幅圖片進(jìn)行同名點(diǎn)匹配，從匹配結(jié)果中可以獲得同一目標(biāo)在多幅圖片上的視差，最后計(jì)算出該目標(biāo)的實(shí)際坐標(biāo)。4.2.2

機(jī)器視覺(jué)3.機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用舉例示例1：刀具磨損狀態(tài)的機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)圖4-6刀具磨損檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（1）刀具磨損檢測(cè)系統(tǒng)總體架構(gòu)及檢測(cè)原理4.2.2機(jī)器視覺(jué)基于機(jī)器視覺(jué)的刀具磨損檢測(cè)系統(tǒng)主要包括CCD相機(jī)、鏡頭、光源、支架等。其檢測(cè)原理包括以下幾點(diǎn)：①在光學(xué)鏡頭放大比一定的條件下，選擇適當(dāng)?shù)墓庹辗较?；②調(diào)整被測(cè)刀具位置，以便清楚地看到刀具磨損區(qū)域大小；③采用CCD相機(jī)獲取刀具圖像；④由圖像采集卡將刀具影像的模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中；⑤由圖像處理軟件對(duì)刀具圖像進(jìn)行處理，得到刀具的輪廓信息；⑥結(jié)合光學(xué)系統(tǒng)的放大倍率與實(shí)際像素的對(duì)應(yīng)關(guān)系，最終求得磨損區(qū)域幾何尺寸的特征值。圖4-7刀具磨損檢測(cè)系統(tǒng)總體架構(gòu)（2）檢測(cè)系統(tǒng)總體架構(gòu)4.2.2機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)的總體架構(gòu)可分為刀具狀態(tài)檢測(cè)和刀具狀態(tài)識(shí)別兩個(gè)階段，其磨損檢測(cè)整體流程包括刀具圖像的離線(xiàn)訓(xùn)練和識(shí)別兩大模塊。刀具狀態(tài)檢測(cè)階段主要包括獲取刀具圖像、圖像預(yù)處理（包括灰度化、濾波去噪及二值化）、邊緣檢測(cè)及特征提取過(guò)程，這一階段主要是為了提取刀具磨損的特征數(shù)據(jù)，通過(guò)磨損區(qū)域的幾何尺寸測(cè)量，獲取特征訓(xùn)練樣本，建立刀具磨損數(shù)據(jù)知識(shí)庫(kù)，該階段屬于離線(xiàn)訓(xùn)練階段。圖4-8刀具磨損檢測(cè)總體流程4.2.2機(jī)器視覺(jué)刀具狀態(tài)識(shí)別階段主要是通過(guò)一定的規(guī)則選擇適當(dāng)?shù)牡毒吣p表征方式和分類(lèi)策略，表征方式通過(guò)特征提取實(shí)現(xiàn)，分類(lèi)策略的選擇則需對(duì)刀具圖像進(jìn)行訓(xùn)練，構(gòu)造合適的分類(lèi)器，基于獲取的刀具相關(guān)信息進(jìn)行分類(lèi)識(shí)別，從而識(shí)別出刀具所處的狀態(tài)，如正常磨損或急劇磨損，并預(yù)測(cè)刀具狀態(tài)的發(fā)展趨勢(shì)，當(dāng)?shù)毒吣p嚴(yán)重時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，提示機(jī)床操作者需要更換刀具，以免繼續(xù)使用磨損嚴(yán)重的刀具加工工件而造成工件表面質(zhì)量受損。該階段屬于識(shí)別檢測(cè)階段。（3）圖像處理過(guò)程圖4-9圖像處理過(guò)程

基于機(jī)器視覺(jué)的刀具磨損檢測(cè)可以測(cè)量刀具的磨損量，其檢測(cè)精度取決于刀具磨損圖像的處理。刀具磨損檢測(cè)中的圖像處理過(guò)程主要包括圖像的灰度化、自適應(yīng)中值濾波、自適應(yīng)二值化及邊緣檢測(cè)。4.2.2機(jī)器視覺(jué)預(yù)處理階段：機(jī)器視覺(jué)測(cè)量建立在圖像灰度信息處理基礎(chǔ)上，在測(cè)量前，首先判斷獲取的刀具圖像是否為灰度圖像，如果系統(tǒng)輸入圖像為彩色圖像，則先進(jìn)行灰度化處理轉(zhuǎn)換成灰度圖像。刀具圖像成像過(guò)程不可避免地產(chǎn)生或多或少的噪聲，必須對(duì)刀具圖像進(jìn)行濾波去噪。本例中采用自適應(yīng)中值濾波方法對(duì)刀具圖片進(jìn)行濾波處理。圖像的二值化是將灰度圖像轉(zhuǎn)換為表達(dá)物體和背景的黑白圖像，其目的是從圖像中把目標(biāo)區(qū)域和背景區(qū)域分開(kāi)。二值化處理的關(guān)鍵是閾值的選取，以便進(jìn)一步對(duì)二值化后的黑白圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)，提取被測(cè)對(duì)象的正確邊緣輪廓。本節(jié)示例采用自適應(yīng)二值化的方法將刀具從背景區(qū)域中分割出來(lái)。Canny邊緣檢測(cè)：邊緣是圖像局部灰度不連續(xù)的部分，圖像中的邊緣是圖像的重要結(jié)構(gòu)屬性，這是圖像分割、紋理特征和形狀特征提取等圖像識(shí)別與理解的重要基礎(chǔ)。本示例采用Canny邊緣檢測(cè)算法提取刀具輪廓。銑刀片照片進(jìn)行圖像處理結(jié)果采用圖像處理技術(shù)可以提取出刀具的輪廓信息，方便后續(xù)對(duì)磨損區(qū)域尺寸的測(cè)量和分類(lèi)識(shí)別。（4）基于計(jì)算智能的刀具磨損檢測(cè)圖

4-11基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的刀具磨損檢測(cè)示意圖

在不同刀具材料、切削參數(shù)、冷卻方式及加工要求情況下，分別獲取加工前的刀具和加工Δｔ時(shí)段以后的刀具圖像，并提取刀具磨損區(qū)域數(shù)據(jù)特征量，如后刀面磨損量、刀具前角和后角、刀尖距離等。將不同工況、不同刀具磨損區(qū)域的數(shù)據(jù)特征向量作為樣本，輸入人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型?；谌斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的刀具磨損檢測(cè)示意圖如圖4-11所示。4.2.2機(jī)器視覺(jué)人工智能算法流程圖基于機(jī)器視覺(jué)的刀具磨損檢測(cè)方案，將圖像處理技術(shù)應(yīng)用于刀具磨損檢測(cè)，克服了傳統(tǒng)方法的不足，具有簡(jiǎn)單快捷、無(wú)接觸、無(wú)變形，判斷精度高等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)邊緣檢測(cè)提取出刀具的邊緣，為進(jìn)一步提取刀具磨損區(qū)域數(shù)據(jù)特征，識(shí)別刀具磨損程度，提供了快捷和可靠的手段。最后，建立了識(shí)別刀具磨損程度和預(yù)測(cè)刀具剩余壽命的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，為進(jìn)一步提高高性能件的加工精度與質(zhì)量控制提供了途徑。示例2基于機(jī)器視覺(jué)的零件表面缺陷檢測(cè)圖4-13圖像采集硬件平臺(tái)4.2.2機(jī)器視覺(jué)機(jī)器視覺(jué)的檢測(cè)方法可以很大程度上克服人工檢測(cè)方法的抽檢率低、準(zhǔn)確性不高、實(shí)時(shí)性差、效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大等弊端，在現(xiàn)代工業(yè)中得到越來(lái)越廣泛的研究和應(yīng)用。圖4-14缺陷檢測(cè)系統(tǒng)GUI與缺陷檢測(cè)示例

圖像讀入模塊：是將采集到的圖像讀入到該檢測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中，通過(guò)刷新按鈕可以對(duì)輸入圖像進(jìn)行更換。

圖像處理模塊：包括了圖像背景的分割,圖像增強(qiáng)和缺陷的提取。

缺陷后處理模塊：該模塊是對(duì)提取出來(lái)的零件缺陷進(jìn)行一些必要的后處理，包括形態(tài)學(xué)處理和邊緣檢測(cè)。

缺陷識(shí)別和零件質(zhì)量等級(jí)判定模塊：主要包括缺陷識(shí)別和零件質(zhì)量等級(jí)評(píng)定模塊。缺陷識(shí)別模塊是對(duì)處理后的缺陷圖像進(jìn)行特征的提取，并且建立相應(yīng)的參數(shù)庫(kù)來(lái)訓(xùn)練缺陷分類(lèi)器的一種模塊。4.2.2機(jī)器視覺(jué)圖4-15零件表面缺陷檢測(cè)與評(píng)定

通過(guò)質(zhì)量等級(jí)模塊處理后，得到的閾值為（180，370),質(zhì)量等級(jí)為四級(jí)零件，如圖4-15所示。4.2.2機(jī)器視覺(jué)表面缺陷檢測(cè)圖像處理和分析算法1）圖像預(yù)處理算法工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)采集的圖像通常包含噪聲，圖像預(yù)處理主要目的是減少噪聲，改善圖像的質(zhì)量，使之更適合人眼的觀察或機(jī)器的處理。圖像的預(yù)處理通常包括空域方法和頻域方法，其算法有灰度變換、直方圖均衡、基于空域和頻域的各種濾波算法等，其中直觀的方法是根據(jù)噪聲能量一般集中于高頻，而圖像頻譜則分布于一個(gè)有限區(qū)間的這一特點(diǎn)，采用低通濾波方式進(jìn)行去噪，例如滑動(dòng)平均窗濾波器、Wiener線(xiàn)性濾噪器等。近年來(lái)，數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法、小波方法用于圖像的去噪，取得了較好的效果。2）圖像分割算法圖像的分割是把圖像陣列分解成若干個(gè)互不交迭的區(qū)域，每一個(gè)區(qū)域內(nèi)部的某種特性或特征相同或接近，而不同區(qū)域間的圖像特征則有明顯差別?，F(xiàn)有的圖像分割方法主要分為基于閾值的分割方法、基于區(qū)域的分割方法、基于邊緣的分割方法以及基于特定理論的分割方法等。示例2基于機(jī)器視覺(jué)的零件表面缺陷檢測(cè)3）特征提取及其選擇算法圖像的特征提取可理解為從高維圖像空間到低維特征空間的映射，其有效性對(duì)后續(xù)缺陷目標(biāo)識(shí)別精度、計(jì)算復(fù)雜度、魯棒性等均有重大影響。特征提取的基本思想是使目標(biāo)在得到的子空間中具有較小的類(lèi)內(nèi)聚散度和較大的類(lèi)間聚散度。前常用的圖像特征主要有紋理特征、顏色特征、形狀特征等。①紋理特征提取統(tǒng)計(jì)法。信號(hào)處理法。結(jié)構(gòu)法。模型法。統(tǒng)計(jì)法。統(tǒng)計(jì)方法將紋理看用隨機(jī)現(xiàn)象，從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度來(lái)分析隨機(jī)變量的分布，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像紋理的描述。直方圖特征是最簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)特征；灰度共生矩（GLCM）是基于像素的空間分布信息的常用統(tǒng)計(jì)方法；局部二值模式（LBP）具有旋轉(zhuǎn)不變性和多尺度性、計(jì)算簡(jiǎn)單。信號(hào)處理法。將圖像當(dāng)作2維分布的信號(hào)，從而可從信號(hào)濾波器設(shè)計(jì)的角度對(duì)紋理進(jìn)行分析。信號(hào)處理方法也稱(chēng)濾波方法，即用某種線(xiàn)性變換、濾波器（組）將紋理轉(zhuǎn)到變換域，然后應(yīng)用相應(yīng)的能量準(zhǔn)則提取紋理特征。基于信號(hào)處理的方法主要有傅里葉變換、Gabor濾波器、小波變換、Laws紋理、LBP紋理等。②形狀特征提取

基于區(qū)域的形狀特征。基于區(qū)域的形狀特征是利用區(qū)域內(nèi)的所有像素集合起來(lái)獲得用以描述目標(biāo)輪廓所包圍的區(qū)域性質(zhì)的參數(shù)?；趨^(qū)域的形狀特征主要有幾何特征、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征、矩特征等。

基于輪廓的形狀特征?；谳喞男螤蠲枋龇菍?duì)包圍目標(biāo)區(qū)域的輪廓的描述，主要有邊界特征法（邊界形狀數(shù)、邊界矩等）、簡(jiǎn)單幾何特征（如周長(zhǎng)、半徑、曲率、邊緣夾角）、基于變換域（如傅里葉描述符、小波描述符）、曲率尺度空間（CSS）、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)、霍夫變換、小波描述符等方法。基于輪廓的特征有如下優(yōu)點(diǎn)：輪廓更能反映人類(lèi)區(qū)分事物的形狀差異，且輪廓特征所包含的信息較多，能減少計(jì)算的復(fù)雜度；但是，輪廓特征對(duì)于噪聲和形變比較敏感，有些形狀應(yīng)用中無(wú)法提取輪廓信息。

③顏色特征提取顏色特征是人類(lèi)感知和區(qū)分不同物體的一種基本視覺(jué)特征，是一種全局特征，描述了圖像或圖像區(qū)域所對(duì)應(yīng)的景物的表面性質(zhì)。顏色特征對(duì)于圖像的旋轉(zhuǎn)、平移、尺度變化都不敏感，表現(xiàn)出較強(qiáng)的魯棒性。顏色模型主要有HSV、ＲGB、HSI、CHL、LAB、CMY等。常用的特征提取與匹配方法如下：顏色直方圖。顏色直方圖（colorhistogram）是最常用的表達(dá)顏色特征的方法，它能簡(jiǎn)單描述一幅圖像中顏色的全局分布，即不同色彩在整幅圖像中所占的比例，特別適用于描述那些難以自動(dòng)分割的圖像和不需要考慮物體空間位置的圖像，且計(jì)算簡(jiǎn)單，對(duì)圖像中的對(duì)象的平移和旋轉(zhuǎn)變化不敏感；但它無(wú)法描述圖像中顏色的局部分布及每種色彩所處的空間位置。

4.2.3機(jī)械零件內(nèi)部缺陷的紅外無(wú)損檢測(cè)技術(shù)（1）紅外熱成像技術(shù)簡(jiǎn)介

紅外熱成像技術(shù)是一種利用紅外攝像機(jī)將物體表面不可見(jiàn)的紅外熱輻射信息轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)的熱圖像的非接觸、不破壞、實(shí)時(shí)、快速檢測(cè)方法。

紅外檢測(cè)技術(shù)根據(jù)是否需要外部激勵(lì)源可分為有源（主動(dòng)）檢測(cè)和無(wú)源（被動(dòng)）紅外檢測(cè)。被動(dòng)紅外熱成像技術(shù)是利用物體發(fā)射的紅外輻射載有物體的特征信息進(jìn)行智能分析判斷。主動(dòng)紅外熱成像技術(shù)是通過(guò)主動(dòng)施加特定的外部熱激勵(lì)，通過(guò)熱量在物體內(nèi)部的熱傳導(dǎo)，根據(jù)物體內(nèi)部缺陷處的熱傳導(dǎo)系數(shù)不同導(dǎo)致物體表面溫度的差異，使用紅外熱像儀采集熱像圖并加以判斷。當(dāng)被檢零件表面或亞表面存在缺陷時(shí)，由于材料的各向異性，熱波在其內(nèi)部的擴(kuò)散率不同，引起局部溫度異常，影響了零件表面溫度場(chǎng)的分布，用紅外熱成像儀獲取該表面溫度場(chǎng)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)被檢零件的非接觸溫度測(cè)量和熱狀態(tài)成像，通過(guò)分析評(píng)判零件表面或內(nèi)部是否存在缺陷，從而達(dá)到無(wú)損檢測(cè)的目的。圖4-16紅外成像原理（2）電磁激勵(lì)紅外無(wú)損檢測(cè)技術(shù)基本原理含缺陷金屬零件的檢測(cè)示例圖4-17金屬零件的缺陷檢測(cè)系統(tǒng)組成示意圖4.2.3機(jī)械零件內(nèi)部缺陷的紅外無(wú)損檢測(cè)技術(shù)試驗(yàn)平臺(tái)由信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、激勵(lì)線(xiàn)圈、紅外熱像儀和計(jì)算機(jī)輔助圖像處理等部分組成4.2.4陣列渦流檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用（1）陣列渦流技術(shù)原理

渦流檢測(cè)以電磁感應(yīng)為基礎(chǔ)，當(dāng)載有交變電流的檢測(cè)線(xiàn)圈靠近被檢導(dǎo)體時(shí)，由于線(xiàn)圈磁場(chǎng)的作用，待檢測(cè)試件中會(huì)感生出渦流。同時(shí)該渦流也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，渦流磁場(chǎng)會(huì)影響線(xiàn)圈磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，進(jìn)而導(dǎo)致檢測(cè)線(xiàn)圈電壓和阻抗的變化。導(dǎo)體表面或近表面的缺陷會(huì)影響渦流的強(qiáng)度和分布，引起檢測(cè)線(xiàn)圈電壓和阻抗的變化，根據(jù)這一變化，可以推知導(dǎo)體中缺陷的存在。圖4-19陣列渦輪傳感器之間的切換4.2.4陣列渦流檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用該技術(shù)采用陣列式渦流檢測(cè)線(xiàn)圈，并借助計(jì)算機(jī)化的渦流儀器強(qiáng)大的分析、計(jì)算及處理功能，設(shè)定陣列線(xiàn)圈之間的響應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)信號(hào)激發(fā)與采集，通過(guò)使用多路技術(shù)采集數(shù)據(jù)，避免了不同線(xiàn)圈之間的互感，忽略互感影響的陣列渦流在檢測(cè)中對(duì)缺陷特征進(jìn)行提取、分類(lèi)識(shí)別和成像。示例：

汽輪機(jī)葉片和葉根槽陣列渦流檢測(cè)圖4-20汽輪機(jī)葉片（左圖）和樅樹(shù)型葉根槽（右圖）①儀器選用

示例中選用SMART－5097陣列渦流探傷儀，該儀器支持32通道陣列傳感器，可以滿(mǎn)足產(chǎn)品檢驗(yàn)的需要。②探頭結(jié)構(gòu)

根據(jù)陣列渦流探頭的特點(diǎn)和汽輪機(jī)葉片、葉根槽的結(jié)構(gòu)特性可以看出，對(duì)于面積較大工件的檢測(cè)，除了需要滿(mǎn)足檢測(cè)靈敏度、檢測(cè)速度以及缺陷定位精度等要求外，還需要考慮被檢測(cè)工件的幾何形狀、曲面變化、

測(cè)量空間等客觀條件。

4.2.4陣列渦流檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用(a)陣列柔性探頭(b)葉片邊緣檢測(cè)探頭(c)葉根槽檢測(cè)仿形探頭圖4-21陣列渦流傳感器探頭4.2.4陣列渦流檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用4.2.5加工過(guò)程刀具振動(dòng)檢測(cè)圖4-24刀具振動(dòng)導(dǎo)致零件表面產(chǎn)生波紋圖4-25刀具空間三維振動(dòng)特征參數(shù)示意圖（1）

銑削振動(dòng)信號(hào)測(cè)試方法現(xiàn)狀圖4-26刀具振動(dòng)的檢測(cè)流程示意圖4.2.5加工過(guò)程刀具振動(dòng)檢測(cè)

無(wú)論采用何種檢測(cè)方法，其目的均在于通過(guò)適當(dāng)?shù)膫鞲衅鳒?zhǔn)確獲取機(jī)床部件的振動(dòng)信號(hào)，以便于后續(xù)通過(guò)信號(hào)的處理、信號(hào)的分析，提取信號(hào)中所蘊(yùn)涵的被檢測(cè)對(duì)象的工況信息。振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)流程如圖4-26所示。（2）測(cè)振傳感器的選擇傳感器的選取主要考慮以下方面：①檢測(cè)物理量的選擇②選擇傳感器的量程、靈敏度等動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)③考慮傳感器的使用環(huán)境、壽命、耐用程度等要求4.2.5加工過(guò)程刀具振動(dòng)檢測(cè)示

例4-27現(xiàn)場(chǎng)傳感器選用與布置圖4.2.5加工過(guò)程刀具振動(dòng)檢測(cè)示例中選用了美國(guó)PCB公司生產(chǎn)的PCB356A02三向加速度傳感器兩個(gè)，頻響0.5-6khz，量程±500g，分辨率0.0005g，靈敏度分別為9.94mv/g和9.87mv/g。北京昆侖海岸傳感器公司的ST-2U-05-00-20系列電渦流傳感器兩個(gè)，工作電源電壓為±15V，變換輸出為(0~5)V測(cè)量范圍1.5mm標(biāo)定靈敏度為4.403mm/EU。

采用Kistler9257B壓電晶體力傳感器和5070A電荷放大器測(cè)量加工過(guò)程中的交變切削力，量程為±5KN，固有頻率為3khz靈敏度分別是0.5N/mv和-3.7pc/mv，其具有結(jié)構(gòu)緊湊，分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。測(cè)試傳感器布置如圖

4-27所示。（3）銑削振動(dòng)信號(hào)的采集系統(tǒng)構(gòu)建圖4-28切削力測(cè)試系統(tǒng)示意圖4.2.5加工過(guò)程刀具振動(dòng)檢測(cè)示例中的切削振動(dòng)檢測(cè)采用DH5922數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)切削力與切削振動(dòng)的同步采集，信號(hào)采集端口分別接入PCB加速度傳感器測(cè)量刀具主軸和工件的振動(dòng)，用電渦流位移傳感器采集刀具切削時(shí)的振動(dòng)情況，用kistler9257B壓電晶體傳感器測(cè)量加工過(guò)程中工件所受的切削力。在考慮傳感器方位布置及信號(hào)交互影響的條件下，能夠很好的實(shí)現(xiàn)切削過(guò)程數(shù)據(jù)的采集。振動(dòng)信號(hào)的特征量常用方法①對(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)域提取特征觀察時(shí)域信號(hào)，比較常用處理方法是提取信號(hào)的方差、峰峰值、平均值及時(shí)域信號(hào)的有效值振動(dòng)幅值。采用時(shí)域分析的方法能夠直接反映切削顫振從無(wú)到有的過(guò)程，具有直觀和運(yùn)算速度快等優(yōu)點(diǎn)，但表現(xiàn)顫振狀態(tài)的特征不明顯，容易出現(xiàn)誤判漏判的情況。②應(yīng)用傅里葉頻域變換提取振動(dòng)信號(hào)特征在傅里葉變換的基礎(chǔ)上，對(duì)被測(cè)信號(hào)在時(shí)域和頻域上進(jìn)行數(shù)據(jù)劃分，得出信號(hào)的頻率組成，有效地分析信號(hào)的成分，對(duì)于平穩(wěn)信號(hào)的處理非常有效，但對(duì)于不平穩(wěn)信號(hào)的突變信息，該方法很難提取特征和有效分辨。③應(yīng)用小波包分解算法提取振動(dòng)信號(hào)特征近年來(lái)，小波分析逐漸在振動(dòng)信號(hào)分析領(lǐng)域應(yīng)用開(kāi)來(lái)，在基于小波的伸縮窗口特性，使得小波分析對(duì)高頻和低頻信號(hào)都有較好的分辨功能。小波包比小波分解表現(xiàn)信號(hào)更為詳細(xì)，可滿(mǎn)足對(duì)信號(hào)在低頻和高頻多尺度的小波分解能力?？梢詫?duì)信號(hào)同頻帶的分布進(jìn)行分析和提取能量值等信息值，這種信號(hào)特征分解技術(shù)稱(chēng)為頻帶分析技術(shù)。4.3加工過(guò)程的智能診斷示例：顫振在線(xiàn)智能檢測(cè)目前，機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的研究主要集中在以下幾個(gè)問(wèn)題：(1)故障機(jī)理的研究(2)信號(hào)提取與多信息融合(3)信號(hào)分析與特征提取(4)智能診斷與混合診斷試驗(yàn)中使用三爪卡盤(pán)將工件固定在機(jī)床主軸上，并使用力傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量加工過(guò)程中的切削力，刀具安裝在力傳感器上。加工過(guò)程中的動(dòng)態(tài)力信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器放大后，通過(guò)便攜式數(shù)據(jù)采集器采樣到計(jì)算機(jī)中。顫振智能監(jiān)測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)（1力傳感器，2計(jì)算機(jī)，3數(shù)據(jù)采集器，4放大器）顫振發(fā)生前后及其切削力變化情況4.4機(jī)床加工精度的控制1．加工過(guò)程機(jī)床熱性能的設(shè)計(jì)與控制圖4-26機(jī)床熱變形的影響因素機(jī)床的熱變形是影響加工精度的主要原因之一。機(jī)床的零部件通常由鋼或鑄鐵等金屬制成，在20℃時(shí)，1m長(zhǎng)的鋼尺，溫度變化1℃，長(zhǎng)度將變化11μm。制造技術(shù)的發(fā)展對(duì)高端數(shù)控機(jī)床的精度和可靠性提出了越來(lái)越苛刻的要求。研究表明：在精密加工中，由機(jī)床熱變形所引起的加工誤差占總誤差的40%~70%。為此，對(duì)機(jī)床熱變形進(jìn)行控制，使得熱變形對(duì)加工精度的影響減到最小，控制它的有害影響，有重要意義。（1）機(jī)床熱態(tài)特性數(shù)值模擬法研究圖4-27軸承及其周邊的有限元熱模型4.4機(jī)床加工精度的控制近年來(lái)，有限元差分法、有限體積法和有限單元法等數(shù)值模擬法成為了典型的機(jī)床熱特性分析方法，如可以采用有限差分法來(lái)分析高速主軸的熱生成、熱應(yīng)力、熱傳導(dǎo)、熱漂移分析和散熱以及能量分布情況等；如圖4.37所示的一種綜合考慮溫度、變形、潤(rùn)滑劑黏度系數(shù)和軸承剛度舒適變化的熱機(jī)主軸模型。(2)機(jī)床主軸熱態(tài)特性試驗(yàn)方法①熱測(cè)試平臺(tái)研究

4.4機(jī)床加工精度的控制一種基于分解法的主軸軸向熱誤差測(cè)量的方法，該方法可同時(shí)測(cè)量主軸箱、立柱、主軸和刀具的熱變形。圖4-29機(jī)床熱誤差智能補(bǔ)償系統(tǒng)框圖4.4機(jī)床加工精度的控制一種可利用熱成像相機(jī)采集數(shù)據(jù)來(lái)減少機(jī)床熱誤差的智能補(bǔ)償系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用基于灰色模型和模糊ｃ均值聚類(lèi)法的方案來(lái)識(shí)別熱圖像中不同組里的關(guān)鍵溫度點(diǎn)。圖4-30機(jī)床主軸熱誤差監(jiān)測(cè)系統(tǒng)4.4機(jī)床加工精度的控制一種基于熱敏區(qū)域黃金分割布點(diǎn)和利用溫度傳感標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)機(jī)床溫度分布監(jiān)測(cè)及信號(hào)無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)姆椒ǎㄟ^(guò)該方法可以解決主軸熱誤差有線(xiàn)監(jiān)測(cè)方法中存在的布線(xiàn)困難和溫度測(cè)點(diǎn)布置優(yōu)化問(wèn)題②測(cè)點(diǎn)優(yōu)化研究4.4機(jī)床加工精度的控制以溫度測(cè)點(diǎn)布置與優(yōu)化為代表的熱態(tài)特性試驗(yàn)方法，是目前數(shù)控機(jī)床熱試驗(yàn)研究的熱點(diǎn)。溫度變量作為數(shù)控機(jī)床熱誤差補(bǔ)償模型的唯一輸入變量，其測(cè)點(diǎn)布置選擇對(duì)于數(shù)控機(jī)床的熱態(tài)性能測(cè)試有著非常重要的作用，對(duì)于建立高精度、高魯棒性熱誤差補(bǔ)償模型更起著決定性的作用。2．?dāng)?shù)控機(jī)床空間定位精度控制方法（1）幾何誤差的檢測(cè)與辨識(shí)圖4-31激光干涉儀定位誤差檢測(cè)原理①平動(dòng)軸幾何誤差的直接測(cè)量4.4機(jī)床加工精度的控制平動(dòng)軸的空間定位精度是衡量機(jī)床加工精度的重要指標(biāo)之一，也是五軸數(shù)控機(jī)床空間定位精度改善的重要基礎(chǔ)。采用激光干涉儀、干涉鏡和平面反射鏡組合測(cè)量方法，直接測(cè)量平動(dòng)軸的定位誤差22線(xiàn)辨識(shí)法定位誤差檢測(cè)軌跡：應(yīng)用激光干涉儀檢測(cè)平動(dòng)軸工作空間內(nèi)的22條軌跡線(xiàn)的定位誤差，然后與誤差模型結(jié)合運(yùn)用遍歷辨識(shí)算法獲得機(jī)床的幾何誤差激光干涉儀直線(xiàn)度誤差檢測(cè)原理：通過(guò)激光干涉儀與沃拉斯頓棱鏡組合測(cè)量平動(dòng)軸的直線(xiàn)度誤差激光干涉儀及電子水平儀檢測(cè)角度誤差：通過(guò)激光干涉儀組合使用或電子水平儀測(cè)量平動(dòng)軸的轉(zhuǎn)角幾何誤差在間接辨識(shí)方法中，也可以應(yīng)用激光跟蹤儀對(duì)機(jī)床刀具誤差進(jìn)行檢測(cè)，以檢測(cè)誤差為依據(jù)直接進(jìn)行加工誤差的在線(xiàn)補(bǔ)償，或應(yīng)用激光跟蹤儀測(cè)量平動(dòng)軸在工作空間的聯(lián)動(dòng)軌跡的空間誤差，并與機(jī)床誤差模型結(jié)合辨識(shí)出平動(dòng)軸的幾何誤差。由于激光跟蹤儀檢測(cè)精度有限，因此對(duì)于加工精度要求較高的機(jī)床，激光跟蹤儀適用于機(jī)床的誤差狀態(tài)的周期性檢測(cè)而非機(jī)床平動(dòng)軸誤差的標(biāo)定。基于激光跟蹤儀的平動(dòng)軸誤差檢測(cè)②轉(zhuǎn)動(dòng)軸幾何誤差的檢測(cè)與辨識(shí)4.4機(jī)床加工精度的控制

基于加工試件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸幾何誤差的辨識(shí)：是在平動(dòng)軸誤差預(yù)先補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上，利用待檢測(cè)的五軸數(shù)控機(jī)床加工有特殊幾何特征的試件，然后通過(guò)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)檢測(cè)試件特征點(diǎn)的位置，通過(guò)特征點(diǎn)理想位置和實(shí)際位置的偏差及機(jī)床的誤差模型來(lái)辨識(shí)轉(zhuǎn)軸的誤差項(xiàng)。

基于檢測(cè)儀器的擺動(dòng)軸幾何誤差辨識(shí)方法：通常是以檢測(cè)儀器獲取的機(jī)床的誤差信息為基礎(chǔ)，

結(jié)合機(jī)床的誤差模型通過(guò)數(shù)學(xué)方法解算擺動(dòng)軸的各項(xiàng)幾何誤差。③動(dòng)態(tài)誤差的檢測(cè)方法圖

4-47應(yīng)用加速度傳感器進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的試驗(yàn)流程4.4機(jī)床加工精度的控制動(dòng)態(tài)誤差的理論分析有助于解釋動(dòng)態(tài)誤差的產(chǎn)生機(jī)理，找到動(dòng)態(tài)誤差的發(fā)生規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行抑制和控制。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在機(jī)床的動(dòng)態(tài)誤差理論分析方面所采有的方法主要包括FFT分析、小波分析、有限元分析、試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析和運(yùn)行模態(tài)分析等。如采用加速度傳感器檢測(cè)機(jī)床振動(dòng)信號(hào)（圖4.47），并基于運(yùn)行模態(tài)分析的方法對(duì)機(jī)床在工作狀態(tài)下的頻譜特性進(jìn)行分析（2）數(shù)控機(jī)床的誤差補(bǔ)償方法①幾何誤差的補(bǔ)償

五軸數(shù)控機(jī)床幾何誤差補(bǔ)償所采用的補(bǔ)償方法包括：硬件補(bǔ)償和軟件補(bǔ)償兩種。硬件補(bǔ)償是指運(yùn)用一些補(bǔ)償裝置或者微動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)機(jī)床的幾何誤差進(jìn)行局部的修正。圖4-38基于壓電陶瓷的微動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)4.4機(jī)床加工精度的控制圖4-39基于誤差模型的NC-PLC誤差補(bǔ)償系統(tǒng)示意圖4.4機(jī)床加工精度的控制幾何誤差的軟件補(bǔ)償是在機(jī)床誤差預(yù)測(cè)模型基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新方法。該種方法通常是在幾何誤差檢測(cè)、辨識(shí)后建立機(jī)床的加工誤差預(yù)測(cè)模型，然后根據(jù)誤差預(yù)測(cè)模型計(jì)算工件加工過(guò)程中刀尖點(diǎn)的空間位置誤差，通過(guò)坐標(biāo)系零點(diǎn)偏置、修改NC代碼或在控制系統(tǒng)中增加位置前饋補(bǔ)償?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)刀具空間定位精度的改善。②動(dòng)態(tài)誤差的補(bǔ)償圖4-40可變?cè)鲆嬲获詈峡刂瓶驁D圖4-41廣義正交耦合控制框圖4.4機(jī)床加工精度的控制動(dòng)態(tài)誤差具有時(shí)變、隨機(jī)、相關(guān)和動(dòng)態(tài)特性，因而其補(bǔ)償方法與幾何誤差的補(bǔ)償方法有很大的差異。關(guān)于動(dòng)態(tài)誤差的補(bǔ)償方法還處于研究初期，當(dāng)前機(jī)床動(dòng)態(tài)精度的改善還主要是通過(guò)伺服增益的調(diào)整和優(yōu)化控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。如基于正交耦合控制方法，采用可變?cè)鲆嬲豢刂品椒?。?shù)字化測(cè)量與檢測(cè)4.54.5.1民用飛機(jī)數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)4.5.2數(shù)字測(cè)量輔助的飛機(jī)大部件對(duì)接、水平測(cè)量與校準(zhǔn)民用飛機(jī)數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)上海飛機(jī)制造有限公司4.5.1民用飛機(jī)數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)提綱1數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)概述2數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀3C919飛機(jī)數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用4數(shù)字化檢測(cè)的進(jìn)一步發(fā)展72數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)概述數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)是指結(jié)構(gòu)產(chǎn)品在以數(shù)字量產(chǎn)品定義為標(biāo)準(zhǔn)的、以目標(biāo)特征絕對(duì)偏差為控制對(duì)象的，基于數(shù)字化檢測(cè)設(shè)備獲取測(cè)量信息的檢測(cè)技術(shù)。數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)是與數(shù)字化制造技術(shù)、產(chǎn)品數(shù)字化定義技術(shù)、質(zhì)量控制與持續(xù)改進(jìn)技術(shù)相輔相成的。是質(zhì)量提升計(jì)劃的重要環(huán)節(jié)。數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)以數(shù)字化檢測(cè)設(shè)備為手段，以通過(guò)采樣和統(tǒng)計(jì)分析，查找并修訂產(chǎn)品制造過(guò)程中的系統(tǒng)偏差，形成穩(wěn)定的生產(chǎn)能力。制造技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的需求上飛公司在C919大型客機(jī)項(xiàng)目中，將大量采用自動(dòng)鉆鉚技術(shù)和自動(dòng)化對(duì)接技術(shù)，只有從零件制造、工裝設(shè)備、基準(zhǔn)點(diǎn)的選取和關(guān)鍵點(diǎn)的控制等源頭上做好精度和公差的控制，才能確保自動(dòng)化生產(chǎn)順利進(jìn)行。同時(shí)，在測(cè)量過(guò)程中適時(shí)引入先進(jìn)的統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)于實(shí)現(xiàn)過(guò)程質(zhì)量控制將起著舉足輕重的作用。數(shù)字化測(cè)量通過(guò)數(shù)字化測(cè)量設(shè)備控制機(jī)構(gòu)與探測(cè)系統(tǒng)（探頭）的配合，根據(jù)測(cè)量要求對(duì)被測(cè)幾何特征進(jìn)行離散空間點(diǎn)坐標(biāo)的獲取，然后根據(jù)相應(yīng)的幾何定義對(duì)所測(cè)得點(diǎn)（點(diǎn)陣）進(jìn)行擬合，獲得實(shí)測(cè)測(cè)幾何特征，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)產(chǎn)品定義規(guī)范進(jìn)行尺寸誤差和幾何誤差評(píng)定。數(shù)字化檢測(cè)的基礎(chǔ)——新一代幾何產(chǎn)品規(guī)范新一代幾何產(chǎn)品規(guī)范（GPS，GeometryProductSpecification）新的測(cè)量手段和工具的不斷出現(xiàn)，為現(xiàn)代化的制造提供了日益完善的工具和手段，但是這些新工具和手段的測(cè)量結(jié)果不完全支持基于模擬量制造的驗(yàn)證體系，出現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)量認(rèn)證的矛盾。比如，用塞規(guī)檢查合格的孔，用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量時(shí)就可能不合格。只有將產(chǎn)品的幾何規(guī)范與檢驗(yàn)認(rèn)證集成一體才能解決根本矛盾。新一代GPS標(biāo)準(zhǔn)正是解決測(cè)量驗(yàn)證與產(chǎn)品定義相統(tǒng)一的體系基礎(chǔ)。提綱1數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)概述2數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀3C919飛機(jī)數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用4數(shù)字化檢測(cè)的進(jìn)一步發(fā)展1

數(shù)字化檢測(cè)裝備技術(shù)數(shù)字化檢測(cè)裝備發(fā)展迅猛，根據(jù)測(cè)量精度、測(cè)量方法、測(cè)量范圍、以及測(cè)量對(duì)象的不同，數(shù)字化檢測(cè)設(shè)備被分為以下類(lèi)型。光學(xué)測(cè)量設(shè)備（激光測(cè)量?jī)x）室內(nèi)GPS系統(tǒng)機(jī)械式測(cè)量設(shè)備照相測(cè)量設(shè)備全息測(cè)量設(shè)備典型數(shù)字化測(cè)量設(shè)備iGPS技術(shù)三坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)照相測(cè)量技術(shù)影像類(lèi)測(cè)量系統(tǒng)全息測(cè)量技術(shù)2

檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用各種檢測(cè)設(shè)備應(yīng)用與飛機(jī)制造過(guò)程中，既可以支持零件微觀幾何特征的檢測(cè)驗(yàn)證，還可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品產(chǎn)品定位等工作，主要應(yīng)用有以下途徑。零件的檢測(cè)部件交付界面的檢測(cè)外形檢測(cè)測(cè)量輔助裝配技術(shù)零件的檢測(cè)與驗(yàn)收部件的檢測(cè)與驗(yàn)收外形檢測(cè)基于數(shù)字測(cè)量的驗(yàn)證分析理論模型實(shí)測(cè)比較模型在大部件關(guān)鍵外形尺寸檢測(cè)方面，廣泛采用照相技術(shù)、掃描成像技術(shù)等對(duì)產(chǎn)品的實(shí)際外形進(jìn)行測(cè)量，采用形象化圖文分析方法分析數(shù)據(jù)3

基于數(shù)字量檢測(cè)的質(zhì)量改進(jìn)體系合格的產(chǎn)品并不是最好的產(chǎn)品。先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)表明，預(yù)防產(chǎn)品發(fā)生缺陷所花費(fèi)用比返修、補(bǔ)償產(chǎn)品缺陷所花費(fèi)用要少一個(gè)數(shù)量級(jí)，比因質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢而重新生產(chǎn)零件所花費(fèi)用則少得更多。通過(guò)數(shù)字量檢測(cè)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，開(kāi)展進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量分析，開(kāi)展產(chǎn)品質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)計(jì)劃，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品批量穩(wěn)定生產(chǎn)的重要手段。硬件波動(dòng)控制HVC硬件波動(dòng)控制HVC（HardwareVariabilityControl）是一種系統(tǒng)的方法，管理設(shè)計(jì)和制造的全過(guò)程，在制造中減少硬件的波動(dòng)，改善飛機(jī)硬件的配合、性能和服務(wù)壽命。減少缺陷的產(chǎn)生減少制造成本減少循環(huán)時(shí)間硬件波動(dòng)控制的目標(biāo)是指飛機(jī)的主要部位，在飛機(jī)的總裝配和最后的安裝中的對(duì)接質(zhì)量（即飛機(jī)的關(guān)鍵特性）應(yīng)保證符合產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。基于關(guān)鍵特性的質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)系統(tǒng)3提綱1數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)概述2數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀C919飛機(jī)數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用4數(shù)字化檢測(cè)的進(jìn)一步發(fā)展1C919基于數(shù)字量的裝配協(xié)調(diào)體系基于模型定義的三維產(chǎn)品數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)研究項(xiàng)目是一個(gè)以C919研制為背景的實(shí)際工程項(xiàng)目，也是實(shí)現(xiàn)C919飛機(jī)數(shù)字化研制體系中的關(guān)鍵項(xiàng)目。數(shù)字化測(cè)量技術(shù)研究的展開(kāi)，以數(shù)字量裝配協(xié)調(diào)體系為基礎(chǔ)，以滿(mǎn)足C919產(chǎn)品質(zhì)量需求為目標(biāo)，以裝配尺寸精度為核心，從結(jié)構(gòu)、工藝、檢測(cè)和管理等各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)產(chǎn)品尺寸與公差系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化控制，形成主制造商-供應(yīng)商之間的基于尺寸控制的界面管理的能力，降低開(kāi)發(fā)成本并保證批產(chǎn)飛機(jī)制造質(zhì)量的穩(wěn)定和持續(xù)改進(jìn)。數(shù)字量檢測(cè)協(xié)調(diào)體系2C919全機(jī)對(duì)接的裝配路線(xiàn)（I）C919全機(jī)對(duì)接過(guò)程利用行車(chē)將每個(gè)機(jī)身段送至機(jī)身裝配工裝上，加載其到合適的機(jī)身段定位器上。整個(gè)裝配過(guò)程以中機(jī)身為基準(zhǔn)安裝，舉升和定位每個(gè)機(jī)身段到預(yù)對(duì)接位置；通過(guò)定位系統(tǒng)將部件位置找正；將部件位置確定后利用輔助裝置進(jìn)行制孔工作；拆分機(jī)身段，去毛刺和密封采用系統(tǒng)自動(dòng)還原至拆分前的位置安裝緊固件采用天車(chē)或AGV小車(chē)移動(dòng)機(jī)身至機(jī)翼對(duì)接系統(tǒng)處。C919全機(jī)對(duì)接的裝配路線(xiàn)（II）3

基于關(guān)鍵特性的質(zhì)量控制開(kāi)展基于關(guān)鍵特性的飛機(jī)裝配協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度評(píng)估分析及質(zhì)量控制體系。在設(shè)計(jì)初期階段，結(jié)合裝配協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度分析確定初始裝配協(xié)調(diào)關(guān)鍵特性，并設(shè)計(jì)相關(guān)的測(cè)量方案。在零件制造階段，開(kāi)展零件加工關(guān)鍵特性數(shù)字化測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。在制造階段，開(kāi)展部段控制目標(biāo)的質(zhì)量分析。進(jìn)行對(duì)裝配協(xié)調(diào)方案進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，持續(xù)監(jiān)控關(guān)鍵特性，穩(wěn)定生產(chǎn)。4

復(fù)雜曲面零件制造的測(cè)量通過(guò)對(duì)復(fù)雜曲面零部件特征的分析，提煉零部件的關(guān)鍵特性，制定數(shù)字化測(cè)量方案，采用激光跟蹤儀、激光雷達(dá)、照相測(cè)量等數(shù)字化測(cè)量手段，結(jié)合零件三維模型，研究在線(xiàn)單點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)采集和曲面掃描數(shù)據(jù)的采集、分析技術(shù)。研究針對(duì)復(fù)雜零件的柔性檢測(cè)工裝技術(shù)，滿(mǎn)足不同形狀零件檢測(cè)時(shí)的定位需求。5

大部件交付控制通過(guò)預(yù)設(shè)飛機(jī)大部件的檢測(cè)控制點(diǎn)，利用部件產(chǎn)品的數(shù)字化集成測(cè)量平臺(tái)，建立基于絕對(duì)偏差測(cè)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的質(zhì)量控制體系，并建立一套數(shù)字化制造符合性的質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。6

裝配對(duì)接系統(tǒng)MAA技術(shù)的應(yīng)用基于測(cè)量的輔助裝配系統(tǒng)在C919飛機(jī)的研制中，全機(jī)對(duì)接的機(jī)身成龍站位和翼身對(duì)接站位將采用基于激光跟蹤儀測(cè)量的輔助定位系統(tǒng)完成定位工作。通過(guò)對(duì)預(yù)設(shè)點(diǎn)的跟蹤，對(duì)產(chǎn)品部件姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位過(guò)程。7

基于關(guān)鍵特性的質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)計(jì)劃零件的形位公差定義工裝的形位公差定義裝配方案協(xié)調(diào)路線(xiàn)（定位基準(zhǔn)傳遞）工程設(shè)計(jì)要求尺寸鏈分析模型裝配協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度評(píng)估及敏感度分析基于關(guān)鍵特性的裝配協(xié)調(diào)質(zhì)量保障零件加工關(guān)鍵尺寸的偏差統(tǒng)計(jì)基于尺寸鏈模型的不協(xié)調(diào)質(zhì)量波動(dòng)分析批產(chǎn)批飛機(jī)質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)8

基于模型定義的三維檢測(cè)系統(tǒng)主要關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展基于數(shù)字量檢測(cè)及后續(xù)質(zhì)量提升計(jì)劃需要解決以下關(guān)鍵技術(shù)。民機(jī)零部件裝配質(zhì)量檢驗(yàn)控制集成技術(shù)；數(shù)字化制造質(zhì)量控制體系和產(chǎn)業(yè)規(guī)范；三維數(shù)字化測(cè)量系統(tǒng)集成平臺(tái)開(kāi)發(fā)；測(cè)量數(shù)據(jù)處預(yù)處理與偏差可視化分析技術(shù)；復(fù)雜曲面測(cè)量數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)；柔性定位工裝設(shè)計(jì)制造及集成控制技術(shù)；基于關(guān)鍵特性的質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)技術(shù)。4提綱1數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)概述2數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀3C919飛機(jī)數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用數(shù)字化檢測(cè)的進(jìn)一步發(fā)展數(shù)字化檢測(cè)的進(jìn)一步發(fā)展在數(shù)字化加工設(shè)備的帶動(dòng)下，飛機(jī)零部件產(chǎn)品的制造和裝配過(guò)程越來(lái)越多的實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。人工干預(yù)的程度越來(lái)越少，幾何特征信息也實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化平臺(tái)的直接傳遞，減少了中間環(huán)節(jié)。隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，以及測(cè)量手段的不斷提升，數(shù)字化檢測(cè)設(shè)備越來(lái)越精良，質(zhì)量控制朝著越來(lái)越高效、越來(lái)越經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。相信不久的將來(lái)，數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的推廣應(yīng)用，能夠?yàn)锳RJ21飛機(jī)和C919飛機(jī)的量產(chǎn)質(zhì)量保證奠定基礎(chǔ)。數(shù)字測(cè)量輔助的飛機(jī)大部件對(duì)接、水平測(cè)量與校準(zhǔn)4.5.2數(shù)字測(cè)量輔助的飛機(jī)大部件對(duì)接、水平測(cè)量與校準(zhǔn)報(bào)告內(nèi)容飛機(jī)部件運(yùn)輸飛機(jī)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配飛機(jī)水平測(cè)量飛機(jī)系統(tǒng)成品安裝校準(zhǔn)數(shù)字化測(cè)量技術(shù)飛機(jī)裝配中的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)一、飛機(jī)裝配中的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)1.數(shù)字化測(cè)量技術(shù)在飛機(jī)裝配中的地位數(shù)字化測(cè)量飛機(jī)裝配中的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)2.數(shù)字化測(cè)量設(shè)備大尺度空間高精度數(shù)字化測(cè)量,測(cè)量過(guò)程可實(shí)現(xiàn)編程控制適合于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量對(duì)象及其表面的廣泛適應(yīng)性3.飛機(jī)裝配對(duì)測(cè)量設(shè)備的要求模擬數(shù)字光學(xué)激光飛機(jī)裝配中的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)激光跟蹤儀iGPS激光雷達(dá)HighLowAccuracyPortabilityFlexibilityAutomationPriceLasertrackerOpticaltrackerCMMiGPSLasertrackerOpticaltrackerCMMiGPSLasertrackerOpticaltrackerCMMiGPSLasertrackerOpticaltrackerCMMMediumZeroiGPSOpticaltrackerCMMLasertrackeriGPSLaserRadar三坐標(biāo)和光學(xué)測(cè)量不適合大空間測(cè)量，激光測(cè)量適合大空間尺度的測(cè)量LaserRadarLaserRadarLaserRadarLaserRadar4.測(cè)量方法之比較飛機(jī)裝配中的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)飛機(jī)裝配中的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)5.數(shù)字化測(cè)量設(shè)備的深化應(yīng)用飛機(jī)裝配中的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)5.1測(cè)量精度與補(bǔ)償

測(cè)量的目的是為了確定被測(cè)量的量值。測(cè)量結(jié)果的品質(zhì)是量度測(cè)量結(jié)果可信程度的最重要的依據(jù)。表征合理地賦予被測(cè)量之值的分散性、與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)，稱(chēng)為測(cè)量不確定度Measurementuncertainty。被測(cè)量值具有分散性，即每次測(cè)得的結(jié)果不是同一值，而是以一定的概率分散在某個(gè)區(qū)域內(nèi)的多個(gè)值。雖然客觀存在的系統(tǒng)誤差是一個(gè)相對(duì)確定的值，但由于我們無(wú)法完全認(rèn)知或掌握它，而只能認(rèn)為它是以某種概率分布于某區(qū)域內(nèi)的，且這種概率分布本身也具有分散性。測(cè)量不確定度正是一個(gè)說(shuō)明被測(cè)量之值分散性的參數(shù)，測(cè)量結(jié)果的不確定度反映了人們?cè)趯?duì)被測(cè)量值準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)方面的不足。某激光雷達(dá)測(cè)量不確定度絕對(duì)測(cè)量不確定度(2σ)

角度:6.8μm/m

距離:10μm+2.5μm/m單點(diǎn)三維測(cè)量不確定度(2sigma)距離

(m)三維不確定度

(μm)12510162453102冗余測(cè)量法基本原理飛機(jī)裝配中的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)測(cè)量精度與補(bǔ)償5.2測(cè)量場(chǎng)布置測(cè)量場(chǎng)建立：測(cè)量工藝，測(cè)量范圍、精度等測(cè)量工藝仿真測(cè)量可達(dá)性仿真飛機(jī)裝配中的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)某飛機(jī)水平測(cè)量場(chǎng)（iGPS）某飛機(jī)水平測(cè)量場(chǎng)（激光雷達(dá)）飛機(jī)裝配中的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)5.3測(cè)量場(chǎng)坐標(biāo)系的映射飛機(jī)裝配中的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)坐標(biāo)系映射算法流程使用數(shù)字化測(cè)量設(shè)備測(cè)量三個(gè)以上的公共基準(zhǔn)點(diǎn)，利用三維空間直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型，通過(guò)高斯-牛頓法求解不同坐標(biāo)系位姿轉(zhuǎn)換六個(gè)參數(shù)。利用位姿參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)不同坐標(biāo)系測(cè)量坐標(biāo)值的統(tǒng)一。飛機(jī)裝配中的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)測(cè)量場(chǎng)坐標(biāo)系的映射5.4多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)自動(dòng)搜尋測(cè)量自動(dòng)跟蹤；多點(diǎn)自動(dòng)跟蹤；多點(diǎn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)自動(dòng)跟蹤；測(cè)量規(guī)劃飛機(jī)裝配中的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)多點(diǎn)自動(dòng)測(cè)量飛機(jī)裝配中的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)飛機(jī)裝配中的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)自動(dòng)搜尋測(cè)量實(shí)現(xiàn)原理十字螺旋搜索策略以靶球直徑為半徑，反復(fù)十字螺旋搜尋，一旦激光點(diǎn)落入靶球范圍，激光跟蹤儀將使用內(nèi)嵌算法自動(dòng)精確搜尋到靶球靶心。5.5可視化目標(biāo)搜尋測(cè)量激光反射點(diǎn)靶球飛機(jī)裝配中的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)飛機(jī)裝配中的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)可視化目標(biāo)搜尋測(cè)量運(yùn)輸架車(chē)主要是用于飛機(jī)部件的架外作業(yè)，包括工序移交、補(bǔ)鉚、涂膠、系統(tǒng)安裝、水平測(cè)量等。二、iGPS導(dǎo)航的飛機(jī)部件柔性運(yùn)輸架車(chē)飛機(jī)柔性運(yùn)輸架車(chē)CCD視覺(jué)導(dǎo)航電磁導(dǎo)航基于iGPS導(dǎo)航運(yùn)輸架車(chē)AGV（AutomatedGuidedVehicle）

可實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)向前運(yùn)動(dòng)橫向運(yùn)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)方向力分解飛機(jī)柔性運(yùn)輸架車(chē)可實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)斜方向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)飛機(jī)柔性運(yùn)輸架車(chē)飛機(jī)柔性運(yùn)輸架車(chē)三、飛機(jī)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配1.自動(dòng)對(duì)接平臺(tái)站位右視圖站位俯視圖站位對(duì)應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)（1/2）站位對(duì)應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)(2/2）翼身對(duì)接的整個(gè)過(guò)程中，共設(shè)定4個(gè)站位點(diǎn)A、B、C、D，每個(gè)站位完成相應(yīng)點(diǎn)的測(cè)量。2.數(shù)字化測(cè)量場(chǎng)構(gòu)建飛機(jī)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配3.自動(dòng)定位器飛機(jī)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配飛機(jī)部件自動(dòng)化定位原理水平尾翼數(shù)字化定位(3+3)飛機(jī)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配4.調(diào)姿算法飛機(jī)部件調(diào)姿運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃—多項(xiàng)式擬合算法

五次多項(xiàng)式軌跡擬合算法：約束條件運(yùn)動(dòng)方程：飛機(jī)部件運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終處于剛性平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

調(diào)姿算法飛機(jī)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配調(diào)姿算法用于定位工件的種類(lèi)幾何調(diào)整3-2-1：第１點(diǎn)在XYZ上可調(diào)整，第2點(diǎn)在任意兩個(gè)坐標(biāo)上可調(diào)整，第3點(diǎn)在任意坐標(biāo)上可調(diào)整。任何工件,典型的是需要調(diào)平的甲板類(lèi)和平直的工件工件和工件段的自動(dòng)/手動(dòng)調(diào)平3-2-R：第１點(diǎn)在XYZ上可調(diào)整，第2點(diǎn)在任意兩個(gè)坐標(biāo)上可調(diào)整，第3點(diǎn)在半徑上可調(diào)整,即該點(diǎn)的移動(dòng)決定于該點(diǎn)與另外兩點(diǎn)構(gòu)成的平面與目標(biāo)面形成的夾角。。機(jī)身錐體和筒形段機(jī)身段調(diào)平；機(jī)身段和機(jī)身段之間調(diào)平3-V-P：第1點(diǎn)在XYZ坐標(biāo)上可調(diào)整，第2點(diǎn)在矢量上一調(diào)整，第3點(diǎn)在配合面上一調(diào)整。剛體姿態(tài)調(diào)整不再是基于三點(diǎn)順序動(dòng)作，而是根據(jù)剛體與目標(biāo)姿態(tài)的角度，聯(lián)動(dòng)定位器的空間動(dòng)作，達(dá)到姿態(tài)調(diào)整的目的任何工件：典型的是機(jī)翼和水平尾翼，其各種安裝角度至關(guān)重要機(jī)翼和水平尾翼的自動(dòng)/手動(dòng)調(diào)平。飛機(jī)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配

調(diào)姿算法定位器調(diào)姿算法托架式定位器漸次位姿逼近調(diào)姿算法（機(jī)身）球絞式位姿軌跡規(guī)劃調(diào)姿算法（機(jī)翼）托架式定位器球絞式定位器

調(diào)姿算法飛機(jī)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配由于中機(jī)身采用托架式隨動(dòng)支撐方式（無(wú)位移反饋），因此中機(jī)身測(cè)量點(diǎn)與定位器之間的初始空間關(guān)系不明確；另外由于采用接觸式調(diào)姿，因此測(cè)量點(diǎn)與定位器之間也沒(méi)有明確的運(yùn)動(dòng)學(xué)約束關(guān)系，為此構(gòu)建分段逼近式調(diào)姿算法。

托架式定位器漸次位姿逼近調(diào)姿算法？？？

調(diào)姿算法飛機(jī)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配姿態(tài)調(diào)整將姿態(tài)調(diào)整完畢后的飛機(jī)平移到理論對(duì)接位置托架式定位器漸次位姿逼近調(diào)姿

調(diào)姿算法飛機(jī)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配5.飛機(jī)自動(dòng)對(duì)接運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)飛機(jī)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配

托架式定位器調(diào)姿算法仿真坐標(biāo)位置中機(jī)身位置調(diào)整后（mm）中機(jī)身目標(biāo)位置（mm）XYZXYZa1249.99315682.45-24.4861250.0015682.445-24.289b-1250.00715682.44-24.172-1250.00115682.445-24.289c-1249.99311862.44-24.408-1250.00111862.445-24.289d1250.00611862.45-24.4051250.00011862.445-24.289坐標(biāo)誤差X（mm）y（mm）z（mm）a-0.0070.0050.003b-0.006-0.0050.117c0.008-0.005-0.119d0.0060.005-0.116飛機(jī)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配調(diào)姿后中機(jī)身上各測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)與目標(biāo)位姿時(shí)各測(cè)量點(diǎn)對(duì)照球絞式定位器調(diào)姿算法仿真坐標(biāo)位置對(duì)合仿真后機(jī)翼位置（mm）機(jī)翼目標(biāo)位置（mm）XYZXYZe2345.26714897.914-621.5822345.26814897.845-621.566f2376.21714307.334-648.3642376.21914307.267-648.384g7525.13914832.940-429.5437525.14314832.875-429.636h12757.59717441.366-255.84912757.59817441.305-255.897坐標(biāo)誤差X（mm）y（mm）z（mm）a-0.0010.069-0.016b-0.0020.0670.02c-0.0040.065-0.004d-0.0010.0610.048完成機(jī)翼原位調(diào)姿、位置調(diào)整、翼身對(duì)合后機(jī)翼上各測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)與目標(biāo)位姿時(shí)各測(cè)量點(diǎn)對(duì)照飛機(jī)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配

翼身對(duì)合定位器X向驅(qū)動(dòng)軌跡翼身對(duì)合仿真結(jié)果飛機(jī)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配飛機(jī)自動(dòng)對(duì)接運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)翼身對(duì)合仿真6.飛機(jī)大部件對(duì)接集成控制軟件大部件對(duì)接集成控制系統(tǒng)總體架構(gòu)

飛機(jī)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配7.對(duì)接測(cè)量軟件對(duì)接測(cè)量軟件功能模塊圖飛機(jī)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配坐標(biāo)系擬合

實(shí)現(xiàn)測(cè)量坐標(biāo)系與理論坐標(biāo)系的的擬合；對(duì)接測(cè)量

實(shí)現(xiàn)軟件主要功能——測(cè)量的操作界面；測(cè)量設(shè)備通信實(shí)現(xiàn)測(cè)量軟件與激光跟蹤測(cè)量?jī)x的通信；調(diào)姿軟件通信實(shí)現(xiàn)測(cè)量軟件與對(duì)接控制軟件的通信；數(shù)據(jù)信息顯示顯示操作信息，如連接是否成功，坐標(biāo)信息值；坐標(biāo)系擬合對(duì)接測(cè)量模塊

激光跟蹤儀通信對(duì)接軟件通信對(duì)接測(cè)量軟件飛機(jī)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配8.飛機(jī)大部件對(duì)接控制軟件自動(dòng)對(duì)接控制軟件功能模塊圖飛機(jī)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配

菜單欄數(shù)據(jù)維護(hù)與查詢(xún)、系統(tǒng)設(shè)置、模型導(dǎo)入、幫助等。

導(dǎo)航區(qū)對(duì)接過(guò)程流程向?qū)А?/p>

操作區(qū)對(duì)接裝配。

顯示區(qū)顯示對(duì)接過(guò)程。

工具欄縮放、視角切換、旋轉(zhuǎn)、平移等顯示命令。

控制區(qū)對(duì)接過(guò)程事件控制操作。

飛機(jī)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配飛機(jī)大部件對(duì)接控制軟件9.調(diào)姿實(shí)例：中機(jī)身機(jī)身的調(diào)姿過(guò)程要分為四個(gè)步驟分別為：橫滾調(diào)整，俯仰調(diào)整，航向調(diào)整和中機(jī)身位置平移。中機(jī)身鎖死確認(rèn)調(diào)姿基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)平面擬合中機(jī)身調(diào)姿定姿參考點(diǎn)測(cè)量中機(jī)身位置平移

調(diào)姿誤差顯示中機(jī)身鎖死確認(rèn)飛機(jī)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配在確認(rèn)已完成中機(jī)身姿態(tài)調(diào)整和位置調(diào)整并鎖死中機(jī)身以后，繼續(xù)進(jìn)行機(jī)翼調(diào)姿，翼身對(duì)合等操作。機(jī)翼上架確認(rèn)調(diào)姿基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量工藝接頭標(biāo)定輔助測(cè)量桿標(biāo)定機(jī)翼原位姿態(tài)調(diào)整機(jī)翼位置平移翼身對(duì)合調(diào)姿實(shí)例：機(jī)翼調(diào)態(tài)與翼身對(duì)合飛機(jī)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配10.大部件自動(dòng)對(duì)接模擬驗(yàn)證飛機(jī)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配

模擬件對(duì)接結(jié)果飛機(jī)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配大部件自動(dòng)對(duì)接模擬驗(yàn)證

四、飛機(jī)數(shù)字化水平測(cè)量目前國(guó)內(nèi)在飛機(jī)水平測(cè)量及校準(zhǔn)方面的工作仍然以傳統(tǒng)光學(xué)測(cè)量?jī)x器為主，使用的測(cè)量工具包括水準(zhǔn)儀，光學(xué)經(jīng)緯儀，鋼卷尺等。國(guó)外情況：用于大尺度空間的先進(jìn)數(shù)字化測(cè)量設(shè)備和技術(shù)正在汽車(chē)、輪船、飛機(jī)等制造領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。研究了基于先進(jìn)數(shù)字化測(cè)量設(shè)備的飛機(jī)全機(jī)數(shù)字化水平測(cè)量技術(shù)和研發(fā)了飛機(jī)數(shù)字化水平系統(tǒng)，有力提高飛機(jī)水平測(cè)量的準(zhǔn)確度及效率。1.概述2.建立測(cè)量場(chǎng)激光發(fā)射器安裝位置示意圖飛機(jī)數(shù)字化水平測(cè)量激光發(fā)射器安裝位置示意圖飛機(jī)數(shù)字化水平測(cè)量測(cè)量場(chǎng)仿真飛機(jī)數(shù)字化水平測(cè)量2.水平測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量測(cè)量示意圖飛機(jī)數(shù)字化水平測(cè)量機(jī)翼兩基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量飛機(jī)坐標(biāo)系3.數(shù)據(jù)處理機(jī)身前后兩基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量飛機(jī)數(shù)字化水平測(cè)量測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)處理飛機(jī)數(shù)字化水平測(cè)量誤差顯示數(shù)據(jù)處理飛機(jī)數(shù)字化水平測(cè)量數(shù)據(jù)處理飛機(jī)數(shù)字化水平測(cè)量數(shù)據(jù)處理飛機(jī)數(shù)字化水平測(cè)量數(shù)據(jù)處理飛機(jī)數(shù)字化水平測(cè)量（1）可以在飛機(jī)非調(diào)平狀態(tài)下進(jìn)行水平測(cè)量（2）水平測(cè)量數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)化，可實(shí)時(shí)得到水平測(cè)量結(jié)果（3）通過(guò)移動(dòng)式支架布設(shè)臨時(shí)iGPS測(cè)量場(chǎng)可以將系統(tǒng)應(yīng)用于外場(chǎng)測(cè)量，滿(mǎn)足戰(zhàn)時(shí)的飛機(jī)外場(chǎng)維修的需求。（4）為實(shí)現(xiàn)基于水平測(cè)量的飛機(jī)大部件優(yōu)化對(duì)接裝配打好了基礎(chǔ)飛機(jī)數(shù)字化水平測(cè)量結(jié)論五、數(shù)字化飛機(jī)系統(tǒng)成品安裝校準(zhǔn) 對(duì)系統(tǒng)成品安裝姿態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，依據(jù)姿態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)成品進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，以使系統(tǒng)成品在飛機(jī)上的姿態(tài)滿(mǎn)足精度要求。系統(tǒng)成品姿態(tài)調(diào)整常用加墊的方法進(jìn)行。傳統(tǒng)安裝校準(zhǔn)方法是對(duì)處于水平狀態(tài)的飛機(jī)，利用電子經(jīng)緯儀借助專(zhuān)用安裝校準(zhǔn)夾具以對(duì)靶方式進(jìn)行。這種校準(zhǔn)方法不僅耗時(shí)，而且精度難以保證。1.概述

飛機(jī)系統(tǒng)成品安裝校準(zhǔn)采用數(shù)字化測(cè)量設(shè)備（iGPS、激光雷達(dá)）測(cè)量校準(zhǔn)測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)，利用測(cè)量坐標(biāo)計(jì)算加墊點(diǎn)位置和加墊量。2.校準(zhǔn)原理飛機(jī)系統(tǒng)成品安裝校準(zhǔn)3.校準(zhǔn)加墊實(shí)驗(yàn)

理論值/計(jì)算值實(shí)驗(yàn)次數(shù)理論值計(jì)算值加墊位置/加墊量加墊位置/加墊量加墊位置/加墊量加墊位置/加墊量第一次實(shí)驗(yàn)第2加墊點(diǎn)1第4加墊點(diǎn)1第2加墊點(diǎn)1.2第4加墊點(diǎn)1.09第二次實(shí)驗(yàn)第2加墊點(diǎn)2第4加墊點(diǎn)2第2加墊點(diǎn)1.86第4加墊點(diǎn)2.04第三次實(shí)驗(yàn)第2加墊點(diǎn)3第4加墊點(diǎn)3第2加墊點(diǎn)2.79第4加墊點(diǎn)2.8第四次實(shí)驗(yàn)第3加墊點(diǎn)1第4加墊點(diǎn)1第1加墊點(diǎn)1.28第3加墊點(diǎn)1飛機(jī)系統(tǒng)成品安裝校準(zhǔn)校準(zhǔn)加墊實(shí)驗(yàn)（1）實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)系統(tǒng)成品安裝校準(zhǔn)的數(shù)字化和數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化（2）計(jì)算加墊點(diǎn)位置和加墊量（3)提高了飛機(jī)系統(tǒng)成品安裝校準(zhǔn)的精度和效率飛機(jī)系統(tǒng)成品安裝校準(zhǔn)結(jié)論六、結(jié)論與展望數(shù)字化測(cè)量技術(shù)：（1）從測(cè)量范圍、精度、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用和測(cè)量對(duì)象適應(yīng)性等方面考慮，激光跟蹤儀、iGPS和激光雷達(dá)在飛機(jī)裝配（當(dāng)然也包括零件測(cè)量）等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。（2）二次開(kāi)發(fā)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量的關(guān)鍵，測(cè)量的自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)裝配自動(dòng)化的基礎(chǔ)（3）數(shù)字化測(cè)量與飛機(jī)裝配工藝的結(jié)合（4）建立以數(shù)字化測(cè)量為主線(xiàn)的飛機(jī)數(shù)字化裝配生產(chǎn)線(xiàn)（1）全面采用數(shù)字化測(cè)量設(shè)備進(jìn)行飛機(jī)大部件運(yùn)輸、對(duì)接、水平測(cè)量與校準(zhǔn)，將模擬量和光學(xué)測(cè)量方式提升到數(shù)字量和激光測(cè)量階段（2）關(guān)鍵技術(shù)：測(cè)量場(chǎng)構(gòu)建技術(shù)大空間多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)自動(dòng)搜尋測(cè)量技術(shù)隨動(dòng)式的柔性調(diào)姿技術(shù)基于水平測(cè)量的飛機(jī)大部件優(yōu)化對(duì)接技術(shù)校準(zhǔn)加墊位置和加墊量的計(jì)算開(kāi)發(fā)了成套的完全具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的飛機(jī)大部件自動(dòng)裝配、水平測(cè)量與校準(zhǔn)的軟硬件系統(tǒng)與平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)大部件裝配、水平測(cè)量與校準(zhǔn)的數(shù)字化、自動(dòng)化、柔性化和集成化。數(shù)字測(cè)量技術(shù)在飛機(jī)總裝配中的應(yīng)用：結(jié)論與展望結(jié)論與展望數(shù)字化裝配4.64.6.1智能跟蹤識(shí)別在數(shù)字化裝配中的應(yīng)用4.6.2iGPS全空間測(cè)量系統(tǒng)在飛機(jī)數(shù)字化測(cè)量與裝配上應(yīng)用洪航慶美國(guó)自動(dòng)精密工程公司中國(guó)區(qū)銷(xiāo)售總經(jīng)理2011年10月南京4.6.1智能跟蹤識(shí)別在數(shù)字化裝配中的應(yīng)用航空行業(yè)用戶(hù)與生產(chǎn)裝配及配套有關(guān)的需求√工裝夾具的檢測(cè)√裝配中的測(cè)量與定位√大型零部件檢測(cè)√遠(yuǎn)距離高精度測(cè)量√工具與模具的檢測(cè)