【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于蒙皮外形检测领域，涉及一种大尺寸弱刚性蒙皮约束作用下外形数字化检测装置及方法。
技术介绍
1、蒙皮类零件是构成飞机气动外形的关键零件，蒙皮类零件的设计、制造及质量检测是飞机生产制造过程中的重要环节，蒙皮类零件的加工质量将直接影响飞机的整体装配精度，蒙皮的制造精度影响着飞机的气动、隐身等性能，是决定飞机整体性能的关键因素之一。蒙皮制造具有严格的外形尺寸精度要求，外形检测是蒙皮零件加工过程必不可少的环节。
2、目前，蒙皮零件外形准确性采用蒙皮零件与理论数模或者检验模具之间贴合间隙的大小即贴模度表示。传统的手工检测方法是将蒙皮零件放置于检验模胎上并施加一定作用力后用塞尺检测贴模度；或者依据理论数模若干截面制造的外形样板放置于蒙皮零件不同位置处并采用塞尺检验。存在的问题是检测效率低、劳动强度大，依赖于检测人员的操作方式和经验而导致检测数据可靠性低，不同零件均需要制造检验模胎或者大量样板而导致综合成本高，检测后的数据溯源性差。
3、摄影测量和三维光学扫描仪等数字化检测方法具有测量精度高、检测效率高、可靠性高、溯源性好等优点，因而近年来在零部件检验和逆向工程等方面得到广泛应用。随着飞行器对高性能、轻量化的需求提升，蒙皮零件向大型整体化方向发展，且随着新型材料比强度提高，所采用的板料壁厚也逐渐减小，因此蒙皮零件刚性较弱。大尺寸蒙皮零件放置时由于重力作用而发生变形或者存在回弹变形。而蒙皮零件检验时允许在零件上间隔一定距离施加一定的载荷，在此基础上检验零件外形是否贴模。若采用此种方法则依然需要针对每种零件设计
技术实现思路
1、为了解决现有方法手工检测效率低、可靠性差、综合成本高以及数字化检测无法考虑辅助外载荷施加、弱刚性蒙皮重力引起的弹性变形问题，本专利技术提供了一种大尺寸弱刚性蒙皮约束作用下外形数字化检测装置及方法。在检测外形精度时，通过合理的定位约束方式补偿蒙皮零件由于自身重力产生的变形，同时借助数字化检测装置来检验蒙皮的外形精度，实现大尺寸弱刚性蒙皮外形的低成本便捷精准检测。
2、本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种大尺寸弱刚性蒙皮约束作用下外形数字化检测装置，用于检测添加有工艺余量1-1的蒙皮1外形，其中，工艺余量1-1设置在蒙皮1一角，且其外侧两边互相垂直形成直角，所述的外形数字化检测装置包括支撑固定装置2、磁吸装置3、数字化检测系统4及控制系统5。
4、所述的支撑固定装置2包括底盘2-1、边部定位装置、圆柱形支撑杆2-6及其顶部的万向球头2-7。所述的底盘2-1为矩形板，其底部一角作为三维空间坐标原点2-8，用于建立坐标系；所述的边部定位装置包括方钢管2-2、定位插销2-3和定位板2-4，方钢管2-2安装于长方体底盘2-1上设置有三维空间坐标原点2-8一角的上表面处，方钢管2-2顶部设置有两个相互垂直的支撑板，两个支撑板分别与底盘2-1两侧边平行，定位插销2-3共两个，分别与两个支撑板螺纹配合，两个定位插销2-3内侧端部均安装有检测定位板2-4，旋转定位插销2-3调整检测定位板2-4位置，定位插销2-3上安装有位移传感器，用于测量检测定位板2-4位移量，两个检测定位板2-4端面与工艺余量1-1两侧边贴合，用于蒙皮1定位，定位后工艺余量1-1的顶点作为蒙皮定位基准点2-5，根据其三维空间坐标，从而确定出蒙皮1三维空间各位置高度分布；所述的圆柱形支撑杆2-6按照矩形阵列均匀分布于底盘2-1上，并可通过操控连接的控制系统5来分别调控每个圆柱形支撑杆2-6至设定高度。圆柱形支撑杆2-6顶部段材料为磁性材料或者为可被磁性材料吸附的材料，其顶部中心位置设有球形凹槽，凹槽上放置有半球形万向球头2-7，万向球头2-7球径与圆柱形支撑杆2-6顶部球形凹槽球面半径相同，万向球头2-7的朝向角度可随外力作用自由转动，并保证在不同旋转角度下的万向球头2-7上表面中心位置即球心位置保持不变，蒙皮1支撑在圆柱形支撑杆2-6上并与万向球头2-7上表面贴合，万向球头2-7为磁性材料制成，与圆柱形支撑杆2-6顶部通过磁力连接。
5、所述磁吸装置3包括力传感器3-1、电磁铁3-2和磁吸力控制器3-3。所述的力传感器3-1和电磁铁3-2之间通过胶粘接或者其他方式固定连接为整体，共同组成磁吸头，若干个磁吸头放置于蒙皮1上表面，其放置位置与蒙皮1下表面贴合的若干个万向球头2-7一一对应，并通过磁吸连接；磁吸头与磁吸力控制器3-3连通，磁吸力控制器3-3与控制系统5连通，控制系统5通过操控磁吸力控制器3-3，调整电磁铁3-2的电压或电流，进而调节磁吸头与蒙皮下方万向球头2-7之间的吸合力至目标值使蒙皮被夹紧固定，当力传感器3-1测得的力为1-2n时，认为磁吸头与蒙皮1上表面为接触状态。
6、所述数字化检测系统4为三维扫描仪，与控制系统5连通，用于对已支撑夹紧的蒙皮1进行扫描，获取三维扫描数据并发送给控制系统5。
7、所述控制系统5集成各种电气元件，与支撑固定装置2、磁吸装置3和数字化检测系统4通过信号线连接实现电气控制，用于采集定位插销2-3上安装的位移传感器的位移信号、采用液压油缸驱动或者直线电机驱动控制圆柱形支撑杆2-6的高度、向磁吸力控制器3-3发送信号以控制/调节磁吸力大小、获取数字化检测系统4得到的蒙皮三维扫描数据。
8、一种大尺寸弱刚性蒙皮约束作用下外形数字化检测方法，基于上述外形数字化检测装置实现，所述的检测方法包括如下步骤：
9、步骤一，蒙皮三维数模预处理，具体的：在蒙皮三维数模上选择蒙皮一角添加工艺余量1-1，工艺余量1-1外侧两边互相垂直形成直角。
10、步骤二，以三维空间坐标原点2-8为原点建立坐标系，确定蒙皮空间坐标定位基准点，具体的：调节边部定位装置中的两个定位插销2-3，定位插销2-3上的位移传感器检测定位板2-4位移量，进而确定两个定位板垂直相交处的坐标，然后确定工艺余量1-1与两个定位板相交处的坐标作为蒙皮定位基准点2-5。
11、步骤三，调节蒙皮底部支撑固定装置2各位置支撑高度，具体的：依据所述蒙皮定位基准点2-5，对照蒙皮三维数模，确定各圆柱形支撑杆2-6对应支撑位置的坐标值，即万向球头2-7球心的理论高度，通过控制本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大尺寸弱刚性蒙皮约束作用下外形数字化检测装置，用于检测添加有工艺余量(1-1)的蒙皮(1)外形，其中，工艺余量(1-1)设置在蒙皮(1)一角，且其外侧两边互相垂直形成直角，其特征在于，所述的外形数字化检测装置包括支撑固定装置(2)、磁吸装置(3)、数字化检测系统(4)及控制系统(5)；
2.根据权利要求1所述的一种大尺寸弱刚性蒙皮约束作用下外形数字化检测装置，其特征在于，所述的底盘(2-1)上安装有边部定位装置的一角底部作为三维空间坐标原点(2-8)，用于建立坐标系。
3.根据权利要求1所述的一种大尺寸弱刚性蒙皮约束作用下外形数字化检测装置，其特征在于，所述的边部定位装置包括方钢管(2-2)、定位插销(2-3)和定位板(2-4)，方钢管(2-2)安装于长方体底盘(2-1)上表面一角处，方钢管(2-2)顶部设置有两个相互垂直的支撑板，两个支撑板分别与底盘(2-1)两侧边平行，定位插销(2-3)共两个，分别与两个支撑板螺纹配合，两个定位插销(2-3)内侧端部均安装有检测定位板(2-4)，旋转定位插销(2-3)调整检测定位板(2-4)位置，定位插销(2-
4.根据权利要求1所述的一种大尺寸弱刚性蒙皮约束作用下外形数字化检测装置，其特征在于，所述的圆柱形支撑杆(2-6)顶部段材料为磁性材料或者为可被磁性材料吸附的材料，与万向球头(2-7)通过磁力连接。
5.根据权利要求1所述的一种大尺寸弱刚性蒙皮约束作用下外形数字化检测装置，其特征在于，所述的力传感器(3-1)和电磁铁(3-2)之间通过胶粘接固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种大尺寸弱刚性蒙皮约束作用下外形数字化检测装置，其特征在于，所述的控制系统(5)采用液压油缸驱动或者直线电机驱动控制圆柱形支撑杆(2-6)的高度。
7.一种大尺寸弱刚性蒙皮约束作用下外形数字化检测方法，基于权利要求1-6任一所述的外形数字化检测装置实现，其特征在于，所述的检测方法包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种大尺寸弱刚性蒙皮约束作用下外形数字化检测装置，其特征在于，所述的检测方法具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种大尺寸弱刚性蒙皮约束作用下外形数字化检测装置，用于检测添加有工艺余量(1-1)的蒙皮(1)外形，其中，工艺余量(1-1)设置在蒙皮(1)一角，且其外侧两边互相垂直形成直角，其特征在于，所述的外形数字化检测装置包括支撑固定装置(2)、磁吸装置(3)、数字化检测系统(4)及控制系统(5)；
2.根据权利要求1所述的一种大尺寸弱刚性蒙皮约束作用下外形数字化检测装置，其特征在于，所述的底盘(2-1)上安装有边部定位装置的一角底部作为三维空间坐标原点(2-8)，用于建立坐标系。
3.根据权利要求1所述的一种大尺寸弱刚性蒙皮约束作用下外形数字化检测装置，其特征在于，所述的边部定位装置包括方钢管(2-2)、定位插销(2-3)和定位板(2-4)，方钢管(2-2)安装于长方体底盘(2-1)上表面一角处，方钢管(2-2)顶部设置有两个相互垂直的支撑板，两个支撑板分别与底盘(2-1)两侧边平行，定位插销(2-3)共两个，分别与两个支撑板螺纹配合，两个定位插销(2-3)内侧端部均安装有检测定位板(2-4)，旋转定位插销(2-3)调整检测定位板(2-4)位置，定位插销(2-3)上安装有位移传感器，用...
【专利技术属性】
技术研发人员：金银玲，贾大炜，张坤，董泽光，姚雷，
申请(专利权)人：沈阳飞机工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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