[发明专利]一种飞机壁板的在线超声测量方法及加工方法

说明书

本发明涉及一种飞机壁板的在线超声测量方法及加工方法，一种飞机壁板的在线超声测量方法，包括以下步骤：在线超声测量，超声泛能量分析与嵌入式信息融合单元控制超声在线测量数控装置对待测飞机壁板的厚度及反射的超声能量进行在线测量和能量采集，同步地得到测厚数据和超声反射能量，所述超声反射能量包括不具有鲜明反射回波特征的第一超声能量和具有鲜明反射回波特征的第二超声波能量；数据处理，所述超声反射能量被反馈给超声泛能量分析与嵌入式信息融合单元进行处理。本发明还提供了一种飞机壁板的加工方法。本发明可应用于车、船、航空制造技术等领域。

技术领域

本发明涉及车、船、航空制造技术领域，特别是涉及一种飞机壁板的在线超声测量方法及加工方法。

背景技术

对飞机壁板类零件加工时需要对加工零件进行超声测量。如在飞行器板类零件测量与加工时，在现有技术中，超声测量与加工的方法分为两类：在第一类测量与加工的方法中，采用的飞行器飞机壁板类零件的数字化加工与装配设备不具备自动在线超声测量装置，不能进行在线超声测量；飞机壁板内形凸台边缘位置的测量与定位需要在加工设备上设置复杂的定位工装。整个测量与定位过程完全依靠手持测量设备由人工操作完成。这一由人工干预介入的测量定位方式，不仅耗时长、效率低，而且还使测量数据在采集、记录、保存和传输等环节上的精准度和可靠性都大打折扣，从而使后置补偿及加工和装配的系统工作效率与加工质量都受到严重的不利影响。

在第二类测量与加工的方法中，采用的飞行器飞机壁板类零件的数字化加工与装配设备配有传统的超声波测厚装置，但仅能以简单的直接测厚方法判断飞机壁板内形凸台边缘的位置。请参照图1，如图1所示，飞机壁板厚度的计算方法为：

式中，d是飞机壁板厚度，c是材料声速，t₀是入射波的波峰时间位置，t₁是飞机壁板底面反射波的波峰时间位置。

请参照图2，飞机壁板厚度变化临界区域超声测量点位示意如图2所示。在第二类测量与加工的方法中，由于只能简单地依赖具有鲜明反射回波特征的超声能量进行飞机壁板的厚度测量，而对于图2所示的不能形成鲜明反射回波的厚度变化临界区域，即超声能量漫射面，则难以进行有效的厚度测量。反应在飞机壁板内形凸台边缘位置的测量与定位上，就造成了测量信息的混乱和较大的数据误差，以及定位精度上的不稳定。其测量结果如图3a和图3b所示。如此则极大地限制了飞机壁板内形的在线超声测量与精准定位技术的集成应用；进而使飞行器飞机壁板类零件在数字化加工与装配过程中的精度、速度、效率和质量难以有所提高。

在现有的技术中，无论是依赖设置复杂的定位工装，然后以手持测量设备进行的人工操作技术；还是以超声测厚原理为基础，按飞机壁板厚度数据进行定性评估的测量定位技术。由于内形特征的不可见性，及所测位置附近超声能量的漫射面的存在，使得飞机壁板内形凸台边缘位置的测量出现严重的精度和数据稳定性问题。对于第一类测量与加工的方法，不仅耗时长、效率低，而且还使测量数据在采集、记录、保存和传输等环节上的精准和可靠性都大打折扣。对于第二类测量与加工方法，因为超声能量的漫射面与超声换能器测头面的严重不平行或其法向不同轴，所造成的测厚数据紊乱及至于完全丢失测厚信息，则往往使得所采集到的数据不足以获得精确的定位评估结果。更由于为了便于操作和节省空间，飞行器飞机壁板类零件的数字化加工与装配往往是以立式悬挂的姿态进行的。这就使得传统的超声测厚方法，难以在飞行器飞机壁板类零件上确保水基耦合剂与超声测厚探头进行良好而持续的接触(水往低处流)，这就进一步影响到了超声测量结果的稳定性。

因此，发明人提供了一种能够准确测量和定位飞机壁板的在线超声测量方法及加工方法。

发明内容

(1)要解决的技术问题