[发明专利]一种基于集成光纤传感器的型架状态监控方法

说明书

一种基于集成光纤传感器的型架状态监控方法，涉及型架装配自动监控领域，基于一个安装有定位器的型架，包括以下步骤：通过光纤传感器对型架不同区域的温度和应变进行实时数据采集得到温度和应变的采集量；在光纤传感器采集数据的同时，使用数字化测量设备对型架定位器的空间位置进行测量，获取当前温度和应变下，定位器的空间位置信息作为测量值；重复传感器采集和定位器测量过程，建立采集量与测量值一一对应的数据集合，采用BP神经网络算法建立采集量的温度和应变与定位器空间位置之间的数学模型。实现了对装配过程中定位器的位置变化进行监控，可以更好地对定位器的状态进行监控，避免装配产品的质量过差。

技术领域

本发明涉及自动监控领域，特别涉及一种基于集成光纤传感器的型架状态监控方法。

背景技术

飞机装配型架状态的稳定性影响着飞机部件的装配精度，是保证飞机装配准确度和协调准确的重要指标。目前对型架状态的检测主要是通过激光跟踪仪对型架上定位器的位置进行检测，判断其是否满足定位精度要求。该种检测方式只能对型架静态放置时的状态变化进行检测，不能对装配过程中定位器的状态进行监控，这可能造成定位器偏差过大导致产品超差，影响飞机装配质量。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种基于集成光纤传感器的型架状态监控方法，在装配过程中，利用光纤传感器高度集成性，对型架不同区域的温度和应变进行实时数据采集，同时获取型架定位器的位置变化参数，通过对大数据进行分析，建立集成光纤传感器数据采集量与定位器位置变化之间的BP神经网络模型，从而实现对装配过程中定位器的位置变化进行监控，解决了上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于集成光纤传感器的型架状态监控方法，基于一个安装有定位器的型架，包括以下步骤：

步骤S1：通过光纤传感器对型架不同区域的温度和应变进行实时数据采集得到温度和应变的采集量；

步骤S2：在光纤传感器采集数据的同时，使用数字化测量设备对型架定位器的空间位置进行测量，获取当前温度和应变下，定位器的空间位置信息作为测量值；

步骤S3：重复步骤S1的传感器采集和步骤S2的定位器测量过程，建立采集量与测量值一一对应的数据集合，采用BP神经网络算法建立采集量的温度和应变与定位器空间位置之间的数学模型。

为了更好地实现本方案，进一步地，所述光纤传感器为集成光纤传感器，包括光纤应变传感器和光纤温度传感器，采用串行或并行的方式将光纤应变传感器的应变感知元件和光纤温度传感器的温度感知元件连接在一起，对型架不同区域的温度和应变量进行实时数据采集。

为了更好地实现本方案，进一步地，在型架的不同材料的组件上均安装至少一个光纤温度传感器。

为了更好地实现本方案，进一步地，所述安装光纤应变传感器的安装方法为：将型架及定位器导入虚拟仿真环境，根据现场实际型架的变形情况，在定位器末端施加载荷模拟型架本体及定位器变形情况，所述载荷的大小以型架上的产品总质量除以型架上的定位器数量的方法进行估算。

为了更好地实现本方案，进一步地，所述建立采集量与测量值一一对应的数据集合的方法具体为：通过加载装置对定位器进行加载，采用光纤传感器对装配过程中型架不同区域的温度和应变进行实时数据采集，在获取应变和温度值的同时，使用数字化测量设备对型架定位器的空间位置进行测量，形成传感器数据采集值与定位器位置测量值的一一对应关系。

为了更好地实现本方案，进一步地，通过加载装置在定位器实际受载空间范围内对其施加不同方向、大小的随机载荷，通过改变载荷的大小和方向改变型架的状态，重复数据采集和空间位置测量过程，获取大量训练样本数据。

为了更好地实现本方案，进一步地，所述步骤S3中的BP神经网络算法建立的数学模型的输入为光纤传感器采集的温度及应变量，输出为定位器的位置坐标，然后采用这些输入输出对神经网络进行训练，建立输入和输出的非线性映射关系。