導(dǎo)讀：我國大飛機(jī)制造起步較晚，與國外先進(jìn)水平相比差距較大。但通過采用iGPS、激光跟蹤儀等先進(jìn)測量、定位技術(shù)和氣墊運(yùn)輸技術(shù)，可在較高的技術(shù)起點(diǎn)上提高我國大飛機(jī)裝配技術(shù)水平，縮小與國外先進(jìn)水平差距，提高工作效率，節(jié)約成本，是實(shí)現(xiàn)我國大飛機(jī)的柔性裝配制造的重要組成部分。
數(shù)字化測量技術(shù)
在自動(dòng)化裝配中都要采用數(shù)字化測量系統(tǒng)來輔助定位和移動(dòng)，從現(xiàn)行應(yīng)用上，數(shù)字化測量技術(shù)主要包括iGPS測量系統(tǒng)及激光跟蹤測量技術(shù)2種。
iGPS測量技術(shù)。在工業(yè)測量領(lǐng)域，根據(jù)GPS定位系統(tǒng)的原理，開發(fā)出了基于區(qū)域GPS技術(shù)的三維測量技術(shù)，即iGPS（IndoorGPS）系統(tǒng)。它是一種具有高精度、高可靠性和率的測量系統(tǒng)，主要用于解決大尺寸空間的測量與定位問題。
iGPS測量系統(tǒng)具有三大特點(diǎn)：測量誤差達(dá)到一定值后就不再隨著測量范圍的增大而增大；允許多名技術(shù)人員手持傳感器獨(dú)立而并行地進(jìn)行測量；可在一個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)，完成坐標(biāo)測量、跟蹤測量、準(zhǔn)直定位、監(jiān)視裝配等任務(wù)。
iGPS系統(tǒng)主要由以下部分組成：發(fā)射器，標(biāo)準(zhǔn)的iGPS系統(tǒng)含有4個(gè)計(jì)量型發(fā)射器，用于高精度的計(jì)量應(yīng)用；傳感器（3D智能靶鏡），iGPS系統(tǒng)支持各種不同結(jié)構(gòu)的傳感器，同時(shí)與3個(gè)發(fā)射器在線通信，這些傳感器將自動(dòng)串行地把的3D坐標(biāo)值傳送給用戶；手持探頭，iGPS系統(tǒng)在工作區(qū)域內(nèi)可以同時(shí)支持無數(shù)量限制的傳感器；系統(tǒng)軟件，每套iGPS系統(tǒng)都配有基于位置的服務(wù)器和手持式無線客戶軟件，包括計(jì)量軟件包；接收器電路，iGPS系統(tǒng)要求每個(gè)傳感器連接到一個(gè)放大器和信號(hào)處理接收器電路板上。
iGPS在設(shè)置和校準(zhǔn)過程中將會(huì)帶來誤差，這是因?yàn)樾?zhǔn)和設(shè)置測量不僅包含著與發(fā)射器校正有關(guān)的誤差，而且也包含著與測量有關(guān)的正常誤差。因此，應(yīng)要均勻、合理地采點(diǎn)才能使設(shè)置誤差小化。通過分析可知，在整個(gè)測量范圍內(nèi)，線性誤差是一個(gè)常量;而其余誤差均與方位角、仰角或測量過程有關(guān)。
激光跟蹤儀技術(shù)。激光跟蹤儀是以激光干涉儀、測距儀為測距手段、以繞兩個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度編碼器為測角手段的移動(dòng)式坐標(biāo)測量機(jī)。激光跟蹤儀系統(tǒng)包括反射鏡、角度編碼器、電機(jī)、位置探測器、分光鏡、干涉鏡、距離探測器等部分，可以輕松實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的靜態(tài)坐標(biāo)測量和動(dòng)態(tài)軌跡跟蹤，是一種高精度、高分辨率、大范圍、智能化動(dòng)態(tài)測量儀器。
氣墊運(yùn)輸技術(shù)
根據(jù)大型飛機(jī)柔性裝配的生產(chǎn)組織，如何能夠使這些重載部件在生產(chǎn)線工位間，以及裝配型架的靈活移動(dòng)是擺在面前的主要問題。結(jié)合國外大型飛機(jī)的裝配實(shí)踐，具有承載力強(qiáng)、行走靈活、自動(dòng)化程度高的氣墊技術(shù)是解決此問題一種比較好的途徑。氣墊運(yùn)輸裝置利用氣體薄膜技術(shù)托起并移動(dòng)載荷，該技術(shù)在國外有著廣泛的應(yīng)用，并向自動(dòng)控制、自動(dòng)定位高性能方向發(fā)展，已達(dá)到千噸級(jí)承載，并通過遠(yuǎn)程遙控技術(shù)將氣墊運(yùn)輸應(yīng)用于核廢料處理、放射性環(huán)境、易燃易爆環(huán)境。目前國內(nèi)在變壓器行業(yè)、高速列車制造、冶金等行業(yè)所應(yīng)用到大噸位、高性能氣墊運(yùn)輸車（40噸以上級(jí)）幾乎全部是國外進(jìn)口。隨著我國大飛機(jī)等重大項(xiàng)目的實(shí)施，發(fā)展新的符合國內(nèi)裝配需求的氣墊運(yùn)輸裝備已成為必然趨勢。
氣墊搬運(yùn)裝置的概念包括氣墊搬運(yùn)裝置本身及該裝置的工作環(huán)境。氣墊裝置由支撐懸浮的氣墊單元和驅(qū)動(dòng)行走單元組成，氣墊單元又包括自適應(yīng)控制器、支承塊、氣囊等。驅(qū)動(dòng)行走單元是根據(jù)負(fù)載的大小而配置的特定裝置，該裝置提供驅(qū)動(dòng)力和轉(zhuǎn)向能力，可通過有線或者無線進(jìn)行操作。工作環(huán)境是指較平滑的工作地面。此外，氣墊裝置工作時(shí)需要壓縮空氣，這可利用工廠內(nèi)部的壓縮空氣系統(tǒng)，也可以使用單獨(dú)的空氣壓縮機(jī)。
氣墊運(yùn)輸技術(shù)具有以下幾方面的技術(shù)優(yōu)勢：根據(jù)有線操作單元設(shè)定的參數(shù)或無線發(fā)射的數(shù)據(jù)控制氣墊運(yùn)輸裝備的定位運(yùn)行，或者運(yùn)行過程中檢測到信號(hào)后控制氣墊運(yùn)輸裝備的定位運(yùn)行，使運(yùn)輸裝備具有防碰撞的能力；根據(jù)動(dòng)態(tài)高度傳感器檢測的地面坡度的變化，通過調(diào)節(jié)高頻響氣流比例調(diào)節(jié)閥，控制系統(tǒng)對多組氣墊單元進(jìn)行同步控制，提高運(yùn)輸裝備運(yùn)行的平穩(wěn)性和安全性，減少噪音；直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)導(dǎo)引帶或方向偏擺傳感器檢測的信號(hào)，調(diào)整轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而調(diào)節(jié)運(yùn)輸裝備的行走方向。
數(shù)字化測量技術(shù)與氣墊技術(shù)在飛機(jī)裝配中的應(yīng)用
波音和空中客車公司，其飛機(jī)裝配工藝與設(shè)備產(chǎn)生了根本的變化，其中iGPS在飛機(jī)裝配中得到了廣泛的應(yīng)用。iGPS系統(tǒng)能夠建立一個(gè)大尺寸的空間坐標(biāo)系，并且一旦建立后，所有的測量任務(wù)，如坐標(biāo)測量、跟蹤測量、準(zhǔn)直定位、監(jiān)視裝配等都能夠在這個(gè)坐標(biāo)系下完成。將飛機(jī)裝配由傳統(tǒng)的型架改為多維運(yùn)動(dòng)的裝配單元，采用先進(jìn)的控制技術(shù)與測量技術(shù)，通過裝配單元的群控，定位實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)的柔性裝配，極大地提高了飛機(jī)的裝配效率，而這些裝配單元的水平位置移動(dòng)、位置旋轉(zhuǎn)等的移動(dòng)均有氣墊運(yùn)輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
iGPS的應(yīng)用。美國波音飛機(jī)制造公司從1998年開始研究iGPS測量技術(shù)，該系統(tǒng)已應(yīng)用于從波音747到F/A-18，波音777等飛機(jī)整機(jī)的裝配線中。
激光跟蹤儀技術(shù)在飛機(jī)大部件對接中的應(yīng)用。激光跟蹤儀是大尺寸測量的設(shè)備，在飛機(jī)裝配過程中的應(yīng)用也越來越廣泛。
我國的支線飛機(jī)ARJ21大規(guī)模地使用了數(shù)字化三維設(shè)計(jì)和激光跟蹤儀，利用CATIA軟件，建立整機(jī)的三維數(shù)字化模型，每個(gè)零件在飛機(jī)坐標(biāo)系下都有一個(gè)三維坐標(biāo)，激光跟蹤儀的激光照射到被測點(diǎn)上，儀器接收反射回的激光束，通過編碼器計(jì)算，給出被測點(diǎn)的三維坐標(biāo)，得出當(dāng)前被測點(diǎn)的位置與理論位置的偏差。在ARJ21飛機(jī)的裝配中利用激光跟蹤儀實(shí)現(xiàn)數(shù)字化測量，檢查機(jī)翼裝配后的上反角等關(guān)鍵角度和位置，調(diào)整裝配偏差。
氣墊技術(shù)的應(yīng)用。在國外，氣墊運(yùn)輸技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用，技術(shù)較為成熟，隨著計(jì)算機(jī)與電子技術(shù)的飛速發(fā)展，氣墊運(yùn)輸設(shè)備向自動(dòng)控制、自動(dòng)定位高性能方向發(fā)展，噸位也越來越大，已達(dá)到1000噸級(jí)，采用遙控技術(shù)的氣墊運(yùn)輸技術(shù)應(yīng)用于核廢料處理、放射性環(huán)境、易燃易爆環(huán)境。
近年來，氣墊運(yùn)輸技術(shù)在氣體流量自動(dòng)調(diào)整、移動(dòng)自動(dòng)控制、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性控制方面有了進(jìn)一步的發(fā)展，其應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，特別是在大飛機(jī)裝配方面，通過與飛機(jī)裝配廠房內(nèi)的iGPS和激光跟蹤儀組成的飛機(jī)裝配測量坐標(biāo)系統(tǒng)通訊，氣墊運(yùn)輸設(shè)備安裝有測量接收系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了氣墊運(yùn)輸與飛機(jī)裝配對接系統(tǒng)控制的廣泛應(yīng)用。
在航空工業(yè)領(lǐng)域，美國AeroGo公司自1967年開始為美國波音公司提供氣墊運(yùn)輸方式，開創(chuàng)氣墊技術(shù)應(yīng)用的先河，氣墊技術(shù)開始逐步得到重視和發(fā)展。
Solving公司于1977年在芬蘭創(chuàng)建，從初的民用氣墊懸浮移動(dòng)設(shè)備開始，逐步開發(fā)出迎合市場需求的各類工業(yè)氣墊懸浮運(yùn)輸解決方案。英國空軍“鷂”式垂直起降戰(zhàn)斗機(jī)支援服務(wù)中心采用了芬蘭Solving公司所提供的懸浮移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行戰(zhàn)斗機(jī)的維修和組裝。它可以非常方便的將分解開的機(jī)身和其他組件在6個(gè)測試檢查車間內(nèi)來回移動(dòng)并后組裝。
在國內(nèi)，由于技術(shù)基礎(chǔ)不同及應(yīng)用程度的差異，應(yīng)用狀況及技術(shù)發(fā)展水平較低，目前絕大多數(shù)還是采用人工推動(dòng)方式，運(yùn)輸噸位也較小，由于對氣墊運(yùn)輸了解不多，生產(chǎn)工藝規(guī)劃往往也采用一般的起吊方式。近些年來，國內(nèi)企業(yè)也開始應(yīng)用氣墊車的，對產(chǎn)品和裝配型架進(jìn)行廠房內(nèi)移動(dòng)定位，包括天津空客A320生產(chǎn)線、上飛公司、西安變壓器公司和ABB變壓器公司等。空客天津飛機(jī)裝配廠使用氣墊運(yùn)輸裝配平臺(tái)，該平臺(tái)實(shí)際是一個(gè)工作站，上面集成了測量、氣動(dòng)、電控等功能，使得飛機(jī)裝配效率大大提高，終將達(dá)到每周裝配一架的水平。
我國大飛機(jī)制造起步較晚，與國外先進(jìn)水平相比差距較大。但通過采用iGPS、激光跟蹤儀等先進(jìn)測量、定位技術(shù)和氣墊運(yùn)輸技術(shù)，可在較高的技術(shù)起點(diǎn)上提高我國大飛機(jī)裝配技術(shù)水平，縮小與國外先進(jìn)水平差距，提高工作效率，節(jié)約成本，是實(shí)現(xiàn)我國大飛機(jī)的柔性裝配制造的重要組成部分。
