航空智能制造装备技术

飞机结构具有材料多样化、结构复杂、尺寸大、批量小等特点，特别是新型高比强度材料和整体化结构件的大量采用，导致飞机零件制造过程复杂、难度系数大，装配工作要求严苛，因此飞机零部件的制造与装配所需的工艺装备具有鲜明的航空特色。本书从航空制造工艺装备的研制出发，重点介绍产品数字化建模技术、大尺寸数字化测量技术、基于机器视觉的检测技术、身份识别与智能感知技术和三维可视化与虚拟仿真技术，结合飞机智能化自动制孔系统的研制和工程应用，探讨航空制造工艺装备的智能化实现方法，航空特色鲜明。
本书可作为高等航空工科院校飞行器设计、制造和管理等专业本、专科教材，也可供从事飞机设计与制造的工程技术人员参考。

第1章 概述 1
1.1 航空工业的现状和发展趋势 1
1.2 航空制造装备的现状和发展趋势 3
1.3 航空智能制造装备研制的关键技术 6
第2章 航空制造工艺装备 8
2.1 整体结构件加工装备 8
2.1.1 航空铝合金数控加工机床 9
2.1.2 航空钛合金数控加工机床 12
2.2 钣金零件成形装备 13
2.2.1 拉伸成形装备 14
2.2.2 镜像蒙皮铣削装备 16
2.2.3 拉弯成形装备 17
2.2.4 橡皮成形装备 18
2.2.5 喷丸成形装备 19
2.2.6 蠕变时效成形装备 21
2.2.7 充液成形装备 21
2.2.8 热冲压成形装备 22
2.2.9 超塑成形/扩散连接装备 22
2.3 复合材料构件成形装备 23
2.3.1 纤维缠绕成形装备 23
2.3.2 自动铺带成形装备 24
2.3.3 自动铺丝成形装备 27
2.4 自动化装配工装与装备 28
2.4.1 柔性装配工装 29
2.4.2 优选制孔装备 32
2.4.3 自动钻铆装备 41
第3章 产品数字化建模技术 46
3.1 产品数字化技术定义 46
3.2 产品的三维建模技术 48
3.2.1 三维物体的几何模型 48
3.2.2 复杂曲线的数学表达 55
3.2.3 复杂曲面的NURBS表达 58
3.3 特征参数化建模技术 60
3.3.1 特征建模技术 60
3.3.2 参数化设计技术 62
3.3.3 特征参数化建模 63
3.4 有限元分析技术 64
3.4.1 有限元法的理论基础 64
3.4.2 有限元分析软件 67
第4章 大尺寸数字化测量技术 70
4.1 三坐标测量系统 71
4.1.1 三坐标测量原理 71
4.1.2 三坐标测量系统组成 72
4.2 经纬仪测量系统 74
4.2.1 经纬仪测量系统原理 74
4.2.2 经纬仪测量系统组成 76
4.3 激光跟踪测量系统 77
4.3.1 激光跟踪测量原理 79
4.3.2 激光跟踪测量系统组成 84
4.4 激光扫描测量系统 85
4.4.1 激光扫描测量原理 86
4.4.2 扫描测量系统的组成 87
4.5 室内GPS 88
4.5.1 IGPS的测量原理 89
4.5.2 IGPS的组成 90
4.6 飞机装配测量系统构建 91
4.6.1 翼身对接测量场的构建 91
4.6.2 翼身对接测量软件 95
第5章 基于机器视觉的检测技术与工程应用 99
5.1 机器视觉的特点和应用 100
5.1.1 机器视觉的特点 100
5.1.2 机器视觉的应用 101
5.2 机器视觉系统组成 103
5.2.1 机器视觉硬件构成 103
5.2.2 机器视觉系统软件 114
5.3 机器视觉算法基础 119
5.3.1 空域滤波 119
5.3.2 边缘检测 120
5.3.3 阈值分割 123
5.3.4 形态学处理 124
5.4 数字摄像测量V-STARS 127
5.5 基于机器视觉的铆钉自动检测系统 130
5.5.1 铆钉自动检测设备的组成 130
5.5.2 铆钉自动检测系统应用 132
第6章 身份识别技术、传感器技术和智能感知技术 136
6.1 身份识别技术 136
6.1.1 条形码技术 136
6.1.2 二维码技术 139
6.1.3 RFID技术 142
6.2 传感器技术 143
6.2.1 力觉传感器 144
6.2.2 触觉传感器 147
6.2.3 压觉传感器 153
6.2.4 接近度传感器 155
6.2.5 速度和加速度传感器 160
6.3 智能感知技术 164
6.3.1 智能感知的定义 165
6.3.2 制造车间智能感知的应用 166
第7章 三维可视化与虚拟仿真技术 170
7.1 三维可视化技术 170
7.1.1 CAD轻量化文件 170
7.1.2 3D图像引擎 174
7.2 虚拟仿真技术 178
7.2.1 虚拟现实技术 178
7.2.2 增强现实技术 182
7.2.3 混合现实技术 185
7.3 数字孪生技术 188
7.3.1 动态三维场景构建 188
7.3.2 实时渲染技术 190
7.3.3 实时驱动技术 191
7.4 基于Unity3D的制造过程仿真系统 197
7.4.1 Unity3D简介 197
7.4.2 基于Unity3D生产线实时仿真 198
第8章 飞机智能化自动制孔系统 201
8.1 飞机智能化制孔系统研制背景 201
8.2 飞机智能化制孔系统的总体方案 203
8.2.1 总体设计思想 204
8.2.2 运动步态确定 205
8.3 自主移动机构方案设计 206
8.3.1 基于机构拓扑学的自主移动机构方案设计 206
8.3.2 调姿功能阶段运动学反解 209
8.4 自主移动机构的结构设计 211
8.4.1 自主移动机构主体结构设计 211
8.4.2 基于尺寸链的腿部精度设计 214
8.4.3 系统气动回路设计 217
8.5 智能检测系统 219
8.5.1 法向检测系统 219
8.5.2 孔位检测系统 221
8.6 控制系统 223
8.6.1 控制需求 223
8.6.2 控制系统硬件平台 224
8.6.3 控制软件设计 226
主要参考文献 236