Разработка методов и средств измерений лазерными системами в авиационном сборочном производстве тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Комкова Мария Андреевна

• Комкова Мария Андреевна
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Комкова Мария Андреевна

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТОЧНОСТИ СБОРКИ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ

1.1 Лазерные системы измерения геометрических параметров технических объектов

1.2 Разработка структурно-функциональных схем измерений лазерными координатно-измерительными системами и особенности их применения при сборке летательных аппаратов

1.3 Оценка точности измерений лазерных координатно-измерительных систем в производственных условиях

Выводы по Главе

Глава 2 АНАЛИЗ ТОЧНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

2.1 Факторы, влияющие на точность измерений лазерными координатно-измерительными системами

2.2 Анализ погрешностей измерений объектов с помощью лазерных координатно-измерительных систем

Выводы по Главе

Глава 3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ НА ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ ЛАЗЕРНЫМИ КООРДИНАТНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМИ СИСТЕМАМИ В СБОРОЧНОМ ПРИЗВОДСТВЕ

3.1 Влияние колебательных процессов на перемещения центра отражателя

3.2 Влияние колебаний на точность измерения объектов и их компонентов в

сборочном производстве

Выводы по Главе

Глава 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ЛАЗЕРНЫМИ СИСТЕМАМИ ОБЪЕКТОВ В ПРОЦЕССЕ ИХ КОЛЕБАНИЙ

4.1 Планирование экспериментальных исследований, оборудование и схемы измерений

4.2 Реализация измерений и обработка экспериментальных данных

4.2.1 Содержание основных этапов экспериментов

4.2.2 Выполнение измерений и анализ их результатов

4.3 Оценка средних погрешностей измерений

4.3.1 Оценка среднего положения центра отражателя, колеблющегося в

вертикальном направлении

4.3.2. Оценка влияния амплитуды колебаний точки центра отражателя на её среднее положение

Выводы по Главе

Глава 5 РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ СПОСОБОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ЛАЗЕРНЫМИ КООРДИНАТНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМИ СИСТЕМАМИ ПРИ МОНТАЖЕ И КОНТРОЛЕ СБОРОЧНОЙ ОСНАСТКИ

5.1 Разработка способов и технических средств измерений лазерными координатно-измерительными системами в авиастроительных производствах

5.2 Внедрение разработанных способов и технических средств измерений лазерными координатно-измерительными системами в сборочные производства

Выводы по Главе

Заключение

Список литературы

Приложение А Графические зависимости, полученные в условиях выполнения

измерений при различных параметрах колебательных процессов

Приложение Б Акт внедрений

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Принятые сокращения:

БГО - багажный отсек

ВЭДС - вибрационный электродинамический стенд

ВЭД - вибратор электродинамический

ЛА - летательный аппарат

ЛКИС - лазерные координатно-измерительные системы

СКО - средние квадратические ошибки

СУВ - система управления вибратором

УПВ - усилитель проводного вещания

ЭМИ - электронная модель изделия

ADM - Absolute Distance Meter

API - Automated Precision Incorporated

He-Ne - гелиево-неоновый лазер

INT - Interferometer

PSD - Position Sensitive Detector

SMR - Spherical Mounted Retroreflector (сферический отражатель)

Условные обозначения:

л.. - амплитуда колебаний отражателя, [мм]

ву

А - амплитуда колебаний стола вибростенда, [мм]

Ь - размер от домашней точки до центра сферического

отражателя О^ш, определяющийся с помощью интерферометра, с учетом величины смещения точки пересечения осей приводов трекера ОТ и его «домашней точки», [мм]

т - погрешность измеряемой длины до объекта

тг - погрешность рефракции луча, возникающая из-за

различных значений температуры, давления и

т,,

т

пр

т.

тг

ОsMR

ОтХтУт^т От

ОпрХпр ^пр

ОД 7у2у

Р ?

XOsMR, Y0SMR, ZOsMR

в

т

ф

Оо

°ву

влажности среды измерении

- суммарная погрешность сферического отражателя

- погрешность изменения значения угла падения лазерного луча на сферический отражатель в процессе выполнения замеров

- погрешность, вызванная неоднородностью среды измерений

- суммарная погрешность сервоприводов трекера

- погрешности недостаточного прогрева трекера

- погрешность, вызванная колебательными процессами системы «средство измерений - объект измерений -среда измерений»

- центр сферического отражателя

- измерительная система координат трекера

- центр измерительной системы координат ОТХТУ^Т трекера, находящийся в точке пересечения осей приводов вертикального и горизонтального перемещения трекера

- проектная система координат ЭМИ

- установочная система координат

- давление насыщенного водяного пара, [Па]

- температура окружающей среды, [°С]

- координаты центра ОSмR сферического отражателя в системе координат ОтХтТт2т

- вертикальный угол, [град]

- эксперементальное временя, [с]

- горизонтальный угол, [град]

- частота колебаний стола вибростенда, [Гц]

- частота колебаний отражателя, [Гц]

ВВЕДЕНИЕ

Одним из основных этапов изготовления летательных аппаратов (ЛА) является процесс сборки. Его трудоемкость может достигать 40% от общей трудоемкости производства изделия [1], поэтому совершенствование сборочных технологий является одной из важнейших задач в авиастроении. Особенностью авиационного сборочного производства является применение специфических методов обеспечения точности внешних обводов изделий. Создание современных летательных аппаратов предусматривает жесткие требования к геометрическим параметрам их внешних обводов. При этом отклонения этих параметров на изделиях от их значений в электронных моделях могут лежать в диапазоне 0,1^0,5 мм. Реализация такой точности в условиях плазово-шаблонного метода увязки практически невозможна или требует больших затрат.

В основе новых и перспективных сборочных технологий лежат: достижения в электронном моделировании изделий, сборочной и технологической оснастки, методах изготовления деталей на программном оборудовании; создание и широкое внедрение в производство цифровых средств контроля геометрических параметров изделий - координатно-измерительных машин (КИМ) и лазерных координатно-измерительных систем (ЛКИС) на базе лазерных трекеров.

ЛКИС с начала 21 века начали широко применяться в авиакосмической промышленности [2, 3, 4], автомобильной промышленности [5], судостроении [6, 7], робототехнике [8, 9], ядерной энергетике [10], и других отраслях промышленности. С их помощью выполняются высокоточные измерения геометрических параметров деталей и сложных конструкций, контроль размеров, управление процессами монтажа и сборки изделий, монтаж и мониторинг технологической, сборочной оснастки и др.

Широкое внедрение ЛКИС в сборочное производство авиационной техники направлено не только на рост его эффективности, но и на повышение качества изделий в целом. При этом применение ЛКИС предполагает интеграцию их функциональных возможностей в технологические процессы сборки, в

методологии проектирования сборочной оснастки, ее монтажу, контролю и мониторингу, а также ставит ряд инженерных и исследовательских задач, решению которых и посвящена настоящая работа.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов и средств измерений лазерными системами в авиационном сборочном производстве»

Актуальность темы исследования

Обеспечение требуемой точности сборки современных летательных аппаратов в условиях электронного моделирования их конструкций невозможно без контроля геометрических параметров последних и заданных конструктором отклонений этих параметров. Для такого контроля в технологические процессы сборки техники интегрируются высокоточные программные измерительные комплексы и лазерные координатно-измерительные системы - ЛКИС. Их производители, как правило, гарантируют точность измерений в определенных диапазонах, а также другие эксплуатационные характеристики самого оборудования и его программного обеспечения. Однако при этом они не предоставляют и не определяют методик измерений для различных видов производств, не дают технических и метрологических рекомендаций использования данных средств в современных промышленных технологиях, не приводят расчетных методик, учитывающих влияния параметров среды и условий измерений на точность таких измерений. Для повышения эффективности и точности последних в сборочных производствах авиационной техники необходима разработка специальных методов измерений ЛКИС и дополнительного технического оснащения для их реализации. Это связано не только со сложной геометрической формой изделий, но и с наличием множества труднодоступных и затененных мест в их конструкции, а также в сборочной оснастке для их производства. При этом сами измерения и контроль геометрических параметров изделий и сборочной оснастки становятся неотъемлемой частью технологических процессов как сборки самих изделий, так и процессов проектирования сборочной оснастки, ее монтажа и контроля.

Работа, связанная с решением комплекса исследовательских и технических задач по интеграции ЛКИС в сборочные производства авиационной техники,

является актуальной, так как направлена на повышение их эффективности, качества собираемых изделий и обладает практической значимостью.

Степень разработанности темы исследования

Влияние внешних, внутренних, эксплуатационных и других факторов на точность измерительного оборудования рассмотрены в работах отечественных и зарубежных ученых: Ю.В. Кирьянова, Н.М. Рябовой, W. Yawei, G.J. Siddall, R.R. Baldwin, B. Edlen, K.P. Birch, M.J. Downs, а также в стандартах ASME B89.4.19-2021, GJB / J 6201-2008, JJF1242-2010, ISO 10360-10:2021, VDI/VDE 2617 часть 10 и др. Точность измерения геометрических параметров объектов с помощью ЛКИС существенно зависит от влияния колебательных процессов и других факторов. На данный момент опубликованные научно-технические работы и зарубежные стандарты рассматривают влияние каждого отдельного фактора на точность измерений ЛКИС, а комплексного подхода к вопросу оценки точности измерения нет ни в представленных производителями таких систем методических материалах, ни в технической литературе в открытом доступе.

Целью диссертационной работы является определение и анализ факторов, влияющих на точность измерений современными лазерными координатно-измерительными системами в сборочных производствах авиационной техники, разработка эффективных способов измерений этими системами и их внедрение в процессы проектирования, монтажа и контроля сборочной оснастки.

Для реализации поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Анализ функционирования современных ЛКИС и их интеграция в сборочные производства авиационной техники.

2. Определение и оценка основных факторов, влияющих на точность измерений ЛКИС в производственных условиях.

3. Анализ и оценка погрешностей измерений ЛКИС при выполнении измерений в производственных условиях.

4. Анализ типовых вариантов измерений объектов с помощью ЛКИС под действием колебательных процессов.

5. Экспериментальные исследования влияния производственных колебаний на точность измерения геометрических параметров объектов с помощью ЛКИС.

6. Разработка способов измерений ЛКИС и технических средств при монтаже, контроле и мониторинге сборочной и технологической оснастки в производстве авиационных изделий.

Научная новизна:

1. Определены и формализованы основные факторы, влияющие на точность измерения геометрических параметров с помощью ЛКИС в производственных условиях, получены зависимости для их учета в процессах измерений.

2. Получены теоретические и расчетные зависимости для учета погрешностей измерений в условиях производственных колебаний.

3. Разработаны методические материалы для интеграции ЛКИС в процессы электронного моделирования сборочной оснастки, технологические процессы её изготовления, монтажа и контроля в авиастроительном производстве.

4. Разработаны и запатентованы способы и технические средства для выполнения измерений ЛКИС, расширяющие, области применения и эффективность ЛКИС при сборке авиационных конструкций.

Теоретическая и практическая значимость работы

Представленные способы и технические средства измерений ЛКИС легли в основу разработки технических и технологических инструкций и их разделов, внедренных на КАЗ им. С.П. Горбунова - филиале АО «Туполев». Данные инструкции предназначены для решения широкого круга инженерных и метрологических задач, связанных с проектированием, изготовлением, монтажом и мониторингом сборочной оснастки, а также для разработки технологических процессов сборки объектов и контроля их геометрических параметров.

Методология и методы исследования

Предлагаемые методы базируются на основе теории колебаний в технике, теории сопротивления материалов, зарубежных стандартов ASME B89.4.19-2021, GJB / J 6201-2008, JJF1242-2010, ISO 10360-10:2021, VDI/VDE 2617 часть 10 и др.

Экспериментальные исследования проводились в «Испытательной лаборатории прочности и надёжности конструкций летательных аппаратов при КНИИТУ-КАИ им. А.Н. Туполева» с применением вибрационного электродинамического стенда ВЭДС-200А и двух координатно-измерительных систем на базе лазерного трекера с использованием программного обеспечения (ПО) TrackerCal и SpatialAnalyzer. Для анализа данных и построения графических зависимостей с определением максимальных и минимальных значений отклонений исследуемых параметров с последующей их аппроксимацией применялось ПО MATLAB.

Положения, выносимые на защиту:

1. Анализ современных методов и средств обеспечения точности сборки авиационной техники.

2. Оценка точности измерений лазерных координатно-измерительных систем в производственных условиях.

3. Анализ точности определения геометрических параметров объектов измерения лазерными системами.

4. Теоретические исследования влияние колебаний на точность измерения ЛКИС в сборочном производстве.

5. Экспериментальные исследования точности измерения лазерными системами объектов в процессе их колебаний.

6. Разработаны и запатентованы способы и технические средства для выполнения измерений ЛКИС, расширяющие, области применения и эффективность ЛКИС в сборочных производствах авиационной техники.

Степень достоверности и апробации результатов

Достоверность полученных результатов подтверждается тем, что они базируются на фундаментальных положениях теории колебаний твердых деформируемых тел. Оборудование и средства измерений, используемые для выполнения исследований прошли требуемые метрологические поверки.

Личный вклад автора

Основные результаты, изложенные в диссертационной работе, получены лично автором под научным руководством к.т.н. Людоговского П.Л.

Публикации

Результаты исследований по теме диссертационной работы отражены в 15 публикациях; из них 1 статья в изданиях, входящих в перечень Web of Science, 4 статьи - в перечень SCOPUS и 4 - в перечень ВАК РФ, 5 статей в сборниках конференций, 1 статья в сборнике докладов конкурса научно-технических работ и проектов. Также научные результаты диссертационной работы представлены в 4 патентах на изобретение и 1 патенте на полезную модель.

Статья входящая в перечень Web of Science:

1. Fedyaev, V.L. Estimation of the error in measuring the coordinates of vibrating objects using laser coordinate measuring systems. General provisions/ V.L. Fedyaev, P.L. Lyudogovskii, M.A. Komkova // MATEC Web of Conferences 364, 03110. - 2021.

Статьи, входящие в перечень SCOPUS:

1. Lyudogovskii, P.L. Methods for Measuring the Geometric Parameters of Products by the Laser Coordinate Measuring System in Modern Mechanical Production/ P.L. Lyudogovskii, M.A. Komkova // Russian Aeronautics. - 2016. - Vol. 59. - № 4. -Pp. 623-626.

2. Lyudogovskii, P.L. A Technique of Holes Axes Definition in Hidden and Hard-to-Get-to Hardware Zones by Means of Laser Coordinate Measuring Systems/ P.L. Lyudogovskii, M.A. Komkova // Russian Aeronautics. - 2017. -Vol. 60. - № 4. - Pp. 662-664.

3. Lyudogovskii, P.L. Influence of Internal and External Factors on the Geometry Measurements by Using Laser Coordinate Measuring Systems Based on Trackers/ P.L. Lyudogovskii, V.L. Fedyaev, M.A. Komkova // Russian Aeronautics. - 2021. -Vol. 64. - № 2. - Pp. 322-329.

4. Lyudogovskii, P.L. Influence of vibrations on the accuracy of measurements by using laser coordinate measuring systems in production conditions / P.L.

Lyudogovskii, V.L. Fedyaev, M.A. Komkova // Russian Aeronautics. - 2022. -Vol. 65. - № 2. - Pp. 386-392.

Статьи, входящие в перечень ВАК РФ:

1. Людоговский, П.Л. Методы измерений геометрических параметров изделий с помощью лазерных координатно-измерительных систем в современных машиностроительных производствах/ П.Л. Людоговский, М.А. Комкова // Изв. вузов. Авиационная техника. - 2016. - № 4. - С. 165-168.

2. Людоговский, П.Л. Методика определения положений осей отверстий в скрытых и труднодоступных зонах изделий с помощью лазерных координатно-измерительных систем/ П.Л. Людоговский, М.А. Комкова // Изв. вузов. Авиационная техника - 2017. - № 4. - С. 166-168.

3. Людоговский, П.Л. Влияние внутренних и внешних факторов на результаты измерений геометрических параметров объектов при использовании лазерных координатно-измерительных систем на базе трекеров/ П.Л. Людоговский, В.Л. Федяев, М.А. Комкова // Изв. вузов. Авиационная техника -2021. - № 2. - С. 136-142.

4. Людоговский, П.Л. Влияние вибраций на точность измерений с помощью лазерных координатно-измерительных систем в производственных условиях/ П.Л. Людоговский, В.Л. Федяев, М.А. Комкова // Изв. вузов. Авиационная техника. - 2022. - № 2. - С. 146-154.

В рамках исследований получено четыре патента на изобретение и один патент на полезную модель:

1. Патент - 2667666 РФ, МПК G01/B 11/03 (2006.01). Способ определения координат центра отверстия и устройство для его реализации/ М.А. Комкова, П.Л. Людоговский, А.В. Левин, Л.В. Комков. Правообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ (КНИТУ-КАИ) - 2017140944; заяв. 23.11.2017 г.; опубл. 24.09.2018 г.

2. Патент - 2684876 РФ, МПК B64F 5/10 (2017.01). Позиционирующее устройство для сборочной оснастки/ М.А. Комкова, П.Л. Людоговский, А.В. Левин, Л.В. Комков. Правообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ (КНИТУ-КАИ) - 2018112380; заяв. 05.04.2018 г.; опубл. 15.04.2019 г.

3. Патент - 2725874 РФ, МПК G01B 11/03 (2006.01). Устройство для определения пространственного положения оси отверстия при монтаже шарнирных кронштейнов, с помощью лазерного трекера/ М.А. Комкова, П.Л. Людоговский. Правообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ (КНИТУ-КАИ) - 2019121969; заяв. 09.07.2019 г.; опубл. 07.07.2020 г.

4. Патент - 2720183 РФ, МПК G01B 11/03 (2006.01). Способ определения положения осей отверстий на поверхности измеряемого объекта и устройство для его реализации/ М.А. Комкова, П.Л. Людоговский. Правообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ (КНИТУ-КАИ) - 2019120917; заяв. 02.07.2019 г.; опубл. 27.04.2020 г.

5. Патент - 181062 РФ, МПК G01B 11/12 (2006.01). Устройство для определения координат центра отверстия/ М.А. Комкова, П.Л. Людоговский, А.В. Левин, Л.В. Комков. Правообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ (КНИТУ-КАИ) - 2018100496; заяв. 09.01.2018 г.; опубл. 04.07.2018 г.

Основные положения диссертации докладывались на шести международных и всероссийских научных конференциях, и на всероссийском конкурсе, в том числе: на Международной научно-технической конференции «ИМТ0М-2014»; на Международной молодежной научной конференции «XXIII

Туполевские чтения» 2017 г.; Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «АКТО-2016», «АКТО-2018»; Международной конференции по современным тенденциям в производственных технологиях и оборудовании (MATEC Web of Conferences «ICMTMTE 2021»); 8-м Всероссийском молодёжном конкурсе научно-технических работ и проектов «Молодёжь и будущее авиации и космонавтики» 2016 г.

Структура диссертационной работы и аннотация глав

Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы из 109 наименований. Текст изложен на 137 страницах, включает 71 рисунок и 5 таблиц.

В главе 1 рассмотрены примеры применения ЛКИС при производстве летательных аппаратов в Российской Федерации и за рубежом. Названы основные типы ЛКИС, используемые в технологиях проектирования и сборки авиационных изделий, технологической и сборочной оснастки в условиях их электронного моделирования. Представлено техническое описание и методы измерений геометрических параметров объектов в сборочных авиационных производствах с помощью ЛКИС от различных производителей и с разными техническими характеристиками. Разработана типовая схема измерений объекта с помощью ЛКИС и структурно-функциональная схема ЛКИС для их интеграции в сборочные производства авиационной техники при монтаже, контроле и мониторинге технологической и сборочной оснастки, а также контроле геометрических параметров самих изделий. Выполнена оценка точности измерений ЛКИС на базе трекера API Radian объектов в разных условиях авиационного предприятия: на участке механообработки, в сборочном цехе и лаборатории.

В главе 2 определены основные факторы, влияющие на точность измерений геометрических параметров объектов с помощью ЛКИС на производстве. Выполнен анализ и типизация указанных факторов с рекомендациями по их оптимальному учету в процессах измерений. Приведены зависимости, установлены закономерности влияния данных факторов на расчетные параметры

погрешностей измерений. Разработана классификация, проведен анализ и дана оценка погрешностей измерений ЛКИС, представлены соотношения по расчету значений выделенных погрешностей. Разработаны рекомендации по оценке прогнозируемой точности измерений объектов с помощью ЛКИС при разных производственных условиях.

В главе 3 определены характер и структура колебаний системы «сборочное приспособление - ЛКИС и ее элементы». Рассмотрены типовые варианты измерений объектов с помощью ЛКИС под действием колебательных процессов и представлена оценка влияния этих процессов на точность измерения указанных систем в сборочных производствах авиационной техники.

В главе 4 проведены результаты экспериментальных исследований точности измерений ЛКИС геометрических параметров объектов в условиях производственных колебаний, получены экспериментальные и аналитические зависимости влияния производственных колебаний на точность таких измерений. Рассмотрена оценка средних погрешностей измерений с последующим расчетом среднего положения центра отражателя ЛКИС, колеблющегося в вертикальном направлении, а также влияния амплитуды колебаний на точность измерений ЛКИС.

В главе 5 представлены разработанные и внедрённые в сборочные производства авиационной техники способы и технические средства измерений ЛКИС, а также приведены примеры выполнения измерений при монтаже элементов сборочной оснастки с использованием этих способов и средств.

В заключении диссертации приведены основные положения, характеризующие её научное содержание, основные результаты.

Глава 1 СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТОЧНОСТИ СБОРКИ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ

1.1 Лазерные системы измерения геометрических параметров технических

объектов

Важнейшим критерием качества изделий является соответствие их геометрических параметров требованиям конструкторской документации. Если линейные и простые поверхности сборочных единиц можно измерить традиционными контактными механическими инструментами, то в случае более сложных пространственных форм узлов, агрегатов, в частности, их внешних обводов это не всегда возможно. Поэтому в процессах разработки и производства ЛА необходимо внедрение эффективных средств измерений и контроля геометрических параметров изделий [19]. Эти задачи можно решить, используя современные измерительные системы. Большая часть данных систем основана на применении оптических методов измерений, которые относятся к наиболее точным из всех известных. Такими являются: фотограмметрические измерительные системы, теодолиты, лазерные радары, лазерные координатно-измерительные системы на базе трекера, интерферометры и другие [20].

В настоящее время одними из самых универсальных измерительных средств являются лазерные координатно-измерительные системы на базе трекера (далее ЛКИС) [21]. На современном рынке измерительной техники представлены несколько фирм, выпускающих аналогичные по применению ЛКИС с разными техническими характеристиками и производительностью, такие как Automated Precision Incorporated (API), Leica geosystems (Hexagon), Faro technologies и др.

Основные преимущества ЛКИС состоят в том, что они имеют высокую точность измерений, мобильны, компактны, удобны, обладают большим измерительным диапазоном по дальности измерений и широко используются в России и за рубежом. Рассмотрим основные области применения ЛКИС при производстве ЛА.

На заводе Boeing используются ЛКИС на всех этапах сборки своих самолетов, в том числе в технологиях сборки секций фюзеляжа самолета [22]. Также на заводе Airbus вся сборка самолетов ведется под контролем ЛКИС, где данная лазерная система внедрена в технологические процессы образования заклепочных соединений и с помощью которой контролируют точное позиционирование заклепок в заклепочном шве [22].

ЛКИС эффективны для контроля точности, калибровки станков и корректировки позиционирования промышленных роботов. Так на заводе Boeing в Сент-Луисе применяется метод компенсации объемных ошибок для создания рабочих программ обработки для пятиосевого крупногабаритного станка с применением ЛКИС [23]. В Норденхаме при производстве самолета Airbus А350 XWB задействованы роботы для позиционирования и крепления длинномерных стрингеров к фюзеляжу с использованием ЛКИС [24] при их позиционировании.

В последнее десятилетие авиастроительные предприятия России все больше внедряют процессы автоматизации в агрегатно-сборочное производство. С 2009 года на Комсомольском-на-Амуре филиале закрытого акционерного общества «Гражданские самолеты Сухого» (ЗАО «ГСС») применяется автоматизированный стенд стыковки секций фюзеляжа самолета Superjet 100, где определяют отклонения траектории движения позиционирующих колонн с помощью ЛКИС [25]. С 2016 года в филиале ПАО «Яковлев» - Иркутском авиационном заводе успешно функционирует автоматизированная поточная линия сборки ThyssenKrupp для сборки секций и агрегатов самолета МС-21, которая состоит из нескольких взаимосвязанных станций. Рассмотрим ее функционирование на примере станции стыковки и сборки секций фюзеляжа. Принцип работы данной станции заключается в установке стыкуемых секций фюзеляжа на позиционирующие колонны, которые перемещаются, выставляя стыкуемые секции в требуемое пространственное положение относительно друг друга в соответствии с электронной моделью изделия (ЭМИ). При этом ЛКИС выполняют одновременно непрерывные измерения, необходимые для расчета

траекторий движения и позиционирования секций фюзеляжа друг относительно друга во время их стыковки [26].

Первая отечественная автоматизированная поточная линия сборки самолёта разработана московским конструкторским бюро закрытого акционерного общества «Авиационный консалтинг-Техно» и внедрена в 2019 году на Ульяновском авиационном заводе - АО «Авиастар-СП» в сборочных процессах самолета Ил-76МД-90А [27]. В 2020 году в филиале АО "Российской самолётостроительной корпорации «Микоян и Гуревич»" (АО "РСК «МиГ»") внедрена автоматизированная станция стыковки и сборки секций фюзеляжа для опытного самолета Ил-114-300 (рис. 1.1) [27]. В обеих названных автоматизированных линиях сборки самолетов применяются ЛКИС для определения пространственного положения стыкуемых секций и для настройки самих линий сборки.

Рисунок 1.1 - Автоматизированная станция стыковки и сборки секций фюзеляжа

самолета Ил-114-300

Широкое использование ЛКИС в процессах сборки ЛА позволяет проводить взаимную увязку размеров не только сборочных единиц, но и сборочной оснастки. В России внедрен проект «Роботизированная система позиционирования деталей», в котором совместно применяются коллаборативные роботы (коботы) и ЛКИС. Так с 2019 года на Казанском авиационном заводе (КАЗ) им. С.П. Горбунова - филиале АО «Туполев» в процесс выполнения работ по монтажу, ремонту и мониторингу сборочных приспособлений, базирующие

элементы которых фиксируются заливным методом применяется кобот, выполняющий функцию устройства для позиционирования этих элементов. При этом ЛКИС определяет их пространственное положение с помощью магнитных подставок со сферическими отражателями, прикрепленными к коботу, после чего проверяется положение этих элементов в координатах сборочного приспособления (рис. 1.2) [28].

Рисунок 1.2 - Монтаж сборочной оснастки с помощью ЛКИС на Казанском

авиационном заводе

В композитных производствах авиационной техники с помощью ЛКИС выполняется ряд измерительно-контрольных операций. Например, в композитном производстве ИЦ «КАИ - Композит» ЛКИС применяют при контроле отклонений геометрических параметров рабочих поверхностей мастер-моделей, матриц, сборочной оснастки, проверке взаимного расположения поверхностей узлов агрегатов самолета (рис. 1.3, а), а также контроле внешних обоводообразующих поверхностей готового изделия - самолета КАИ - 72 (рис. 1.3, б) [29].

Широкое распространение получила ЛКИС и в агрегатно-сборочном производстве авиационной техники. На КАЗ им. С.П. Горбунова - филиале АО «Туполев» она используется при нивелировке киля на фрезерном приспособлении с определением технологического припуска в зоне подошвы киля самолета Ил-76МД-90А с последующим окончательным контролем ее геометрических параметров после механической обработки. При проверке и контроле положения крыльевых кронштейнов установки секций предкрылков самолета Ту-214, с её помощью выполняются измерения плоскостей кронштейнов, отверстий кронштейнов и обводообразующих поверхностей крыла.

а б

Рисунок 1.3 - Контроль взаимного расположения поверхностей узлов и агрегатов самолета: а - сборочное приспособление; б - самолет КАИ - 72

ЛКИС позволяет выполнять также контроль отклонений геометрических параметров как крупногабаритных агрегатов, отсеков, секций и узлов ЛА, так и деталей. На АО «Казанском авиационном производственном объединении -Композит» (АО «КАПО - Композит») с её помощью контролируются отклонения геометрических параметров композитных деталей на самолет МС-21 (рис. 1.4) [30].

Рисунок 1.4 - Контроль отклонений геометрических параметров композитной детали на самолет МС-21 с помощью ЛКИС

На КАЗ им. С.П. Горбунова - филиале АО «Туполев» с помощью ЛКИС выполняются работы по испытаниям фундамента под высокоточное оборудование с имитацией работы подвижной части станков [31].

Вместе с тем, как показал опыт работы с ЛКИС, для их эффективной работы необходимо провести анализ их работы в разных производственных условиях, разработать структурно-функциональные схемы измерений ЛКИС для их интеграции в систему «ЭМИ - ЛКИС - изделие».

1.2 Разработка структурно-функциональных схем измерений лазерными координатно-измерительными системами и особенности их применения при

сборке летательных аппаратов

Рассмотрим устройство, специфику, особенности функционирования ЛКИС на базе трекера API Radian и ее элементов. Принципиальная схема измерений объекта с помощью ЛКИС на базе трекера API Radian представлена на рис. 1.5.

Рисунок 1.5 - Принципиальная схема измерений объекта с помощью ЛКИС на базе трекера API Radian

Трекер 1 посылает лазерный луч 2 в центр сферического отражателя (SMR) 3, контактирующего с поверхностью объекта измерения 4 в точке Р, измеренные координаты которой сравниваются с их значениями в ЭМИ. Отраженный от центра сферического отражателя ОsмR луч возвращается по тому же пути и принимается трекером в той самой точке, откуда он был отправлен [32, 33, 34]. Часть возвращенного при этом луча поступает в измеритель расстояний, который определяет расстояние от точки ОТ - начала измерительной системы координат ОjXjYtZt трекера - до центра сферического отражателя, фиксирует координаты измерением координаты точки ОSMR в системе координат ОТХ^^Т.

Для сравнения координат точки P с ее координатами в проектной системе координат ЭМИ ОпрХ^^пр существуют несколько приемов. На практике большее распространение получил вариант, предполагающий наличие

промежуточной установочной базы с системой координат ОуХуУу2у, относительно которой устанавливается и фиксируется объект измерения.

Необходимо отметить, что центр ОТ измерительной системы координат ОТХТУТ2Т находится в точке пересечения осей приводов вертикального и горизонтального перемещения трекера. Однако для удобства управления процессом измерений оператор использует в качестве ОТ исходную позицию сферического отражателя в калиброванном пазе на корпусе трекера («домашняя точка» 5 трекера), а размер Ь от домашней точки до центра сферического отражателя Озш определяется с помощью измерителя расстояний, при этом программное обеспечение (ПО) учитывает величину смещения точки пересечения осей приводов трекера и его «домашней точки».

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Комкова Мария Андреевна, 2024 год

Список литературы

1. Братухин, А.Г. Российская энциклопедия CALS. Авиационно-космическое машиностроение / Гл. ред. Братухин А.Г. М.: ОАО «НИЦ АСК», 2008. - 608 с.

2. Комкова, М.А. Разработка методического обеспечения для выполнения измерений с помощью лазерных координатно-измерительных систем в технологиях сборки летательных аппаратов / М.А. Комкова // 8-й Всероссийский молодежный конкурс научно-технических работ и проектов «Молодёжь и будущее авиации и космонавтики». - 2016. - С. 311-315.

3. Kui-sheng, Z. Application of laser tracker system in aircraft manufacturing / Z. Kui-sheng // Measurement and control technology. - 2016. - № 35. - P. 16-19.

4. Людоговский, П.Л. Лазерные измерительные системы в технологиях машиностроения и авиастроения / П.Л. Людоговский, Левина М.А. // МНТК «ИМТОМ-2014». - 2014. - С. 267-271.

5. Common functional applications of API series laser trackers in the automobile manufacturing industry / Modern production. - 2020. - № 8. - P. 44-45.

6. Будниченко, М.А. Обеспечение угловой соосности блок-модулей при сборке основного корпуса подводного корабля с применением локальных измерительных сетей / М.А. Будниченко, А.С. Голубкин, Д.В. Кузьмин // Труды Крыловского государственного научного центра. - 2019. - Т.3. - № 389. - С. 180181.

7. Палкин, П.О. Геодезическое обеспечение работ в судостроении и судоремонте / П.О. Палкин // Сборник материалов III Всероссийской научно-практической конференции. - 2019. - С. 55-60.

8. Пимшин, Ю.И. Калибровка станков с числовым программным управлением с помощью лазерного трекера VINTAG / Ю.И. Пимшин, Ю.В. Заяров, С.М. Бурдаков, Г.А. Науменко, Л.В. Постой // Инженерный вестник Дона. - 2016. - № 3.

9. Li, L. End Position Detection of Industrial Robots Based on Laser Tracker / L. Li, C. Zhaol, C. Li1, S. Qin // Instrumentation Mesure Métrologie. - 2019. - № 5. -P. 459-446.

10. Пимшин, Ю.И. Контроль геометрических параметров стапеля-калибратора тепловыделяющих сборок на атомных станциях / Ю.И. Пимшин, Г.А. Науменко, Ю.А. Псарёв // Глобальная ядерная безопасность. - 2019. -№2(31). - С. 93-102.

11. Кирьянов Ю.В. Разработка и исследование методов инженерно-геодезических работ в условиях вибрации: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. / -М., 1984. - 24 с.

12. Ашраф, А. Бешер. Исследование влияния вибрации системы «штатив -нивелир» на точность измерений цифровым нивелиром / А. Бешр Ашраф, Н.М Рябова, В.Г. Сальников и др. // ГЕО-СИБИРЬ-2010: сб. материалов VI Междунар. науч. конгр., Новосибирск. - 2010. - № 1. - C. 28-32.

13. Yawei, W. Correction Method of Air Refractivity for Laser Tracking Measurement System / W. Yawei et al // Opto-Electronic Technology. - 2011. - № 2. -P. 83-86.

14. Siddall, G.J. Development in Laser Interferometry for Position Sensing / G.J. Siddall, R.R. Baldwin // Precision Engineering. - 1984. - Vol. 6. - Iss. 4. - P. 175-180.

15. Edlen, B. The Refractive Index of Air / B. Edlen. // Metrologia. -1966. - Vol. 2. - Iss. 2. - P. 71-79.

16. Birch, K.P. An Updated Edlen Equation for the Refractive Index of Air / K.P. Birch, M.J. Downs // Metrologia. - 1993. - Vol. 30. - Iss. 3. - P. 155-162.

17. Birch, K.P. Correction to the Updated Edlen Equation for the Refractive Index of Air / K.P. Birch, M.J. Downs // Metrologia. - 1994. - Vol. 31. - Iss. 4. - P. 315-316.

18. ASME B89.4.19-2006. Performance Evaluation of Laser-Based Spherical Coordinate Measurement Systems. USA, 2006. - 42 р.

19. Xin, W. Application of Net Assembly Technology on Aircraft Composites Component / W. Xin, Z. Yi, Z. Ruixia // Aviation manufacturing technology. - 2017. -№ 4. - P. 106-109.

20. Шапошников, С.Н. Контроль геометрических параметров посадочных мест высокой точности для чувствительных элементов системы управления движением космического аппарата / С.Н. Шапошников, О.С. Ефремкин //

Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2018. - т. 20.

- № 4. - С. 55-60.

21. Shuang, L. Latest Metrology Technology and Application of the Laser Tracker in the Digital Age. / L. Shuang // Aerospace manufacturing technology. - 2015. - № 7.

- P. 32-35.

22. Самолеты станут надежнее? Авиастроители внедряют роботов на предприятия. (интернет ресурс: https://itnan.ru/post.php?c=1&p=416153).

23. New System Simultaneously Corrects Tool Position for 5-axis Machine Tools. (интернет ресурс: https://www.therobotreport.com/new-system-simultaneously-corrects-tool-position-for-5-axis-machine-tools/).

24. Laser Tracker Corrects The Exact Position Of Robots In Aircraft Construction (интернет ресурс: https://www.hexagonmi.com/solutions/case-studies/aerospace/laser-tracker-corrects-the-exact-position-of-robots-in-aircraft-construction).

25. Как производят самолеты в Комсомольске-на-Амуре. (интернет ресурс: https://dzen.ru/media/victorborisov/kak-proizvodiat-samolety-v-komsomolskenaamure-5a6f1c9477d0e6ddfee6050c).

26. Задача с 10 трекерами: на Иркутском авиационном заводе оптимизирован процесс стыковки агрегатов самолета МС-21. (интернет ресурс: https://dzen.ru/media/id/5ddfbc8b9515ee00ac9e370a/zadacha-s-10-trekerami-na-irkutskom-aviacionnom-zavode-optimizirovan-process-stykovki-agregatov-samoleta-ms21-5df364dfdddaf400b313ce53).

27. Ростех приступил к финальной сборке Ил-114-300. (интернет ресурс: https://rostec.ru/news/rostekh-pristupil-k-finalnoy-sborke-il-114-300/).

28. Человек или кобот? (интернет ресурс: https://zen.yandex.ru/media/id/5ddfbc8b9515ee00ac9e370a/chelovek-ili-kobot-5e732b66b894223da526ff06).

29. Разработка конструкции, технологии производства и изготовление опытных образцов антенного зеркала для самолета Ил-476/Ил-76МД-90А. (интернет ресурс: http://kai-composite.ru/index.php/raboty/11 -works/33-antenna).

30. Будущее лазеров: новые методы обработки материалов ускоряют создание деталей со сложной геометрией. (интернет ресурс: https://uacrussia.livejournal.com/56972.html).

31. Мирсаяпов, И.Т. Натурные испытания плитного фундамента под высокоточное оборудование с имитацией работы подвижной части станка поэтапным нагружением / И.Т. Мирсаяпов, Г.П. Никитин, М.Ф. Ханбеков и др. //Известия КГАСУ. - 2019. - №4. - С. 191-199.

32. Lau, K. Robot performance measurements using automatic laser tracking techniques / K. Lau, R. Hocken, L. Haynes // Robot Comput Integr Manuf. -1985. -№2. - Р. 227-236.

33. Lau, K. An automatic laser tracking interferometer system for robot metrology / K. Lau, R. Hocken, W. Haight // In: 3rd International Precision Engineering Seminar. Interlaken, Switzerland. - 1985. - Р.100-102.

34. Якунин, В.В. Системы лазерные координатно-измерительные API Tracker3 / В.В. Якунин, Д.Г. Викорук // Вестник Метролога. - 2009. - №2. - С. 1315.

35. Петров, В.В. Применение лазерного трекера для контроля положения клиньев статора крупного гидрогенератора / В.В. Петров, В.Р. Мигуренко, В.О. Медянников и др. // СГЭМ - 70 лет в гидроэнергетике: Науч.-техн. сб. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та. - 2012. - C. 213-219.

36. Wang, Z. High accuracy mobile robot positioning using external large volume metrology instruments / Z. Wang, M. Liang, P.G. Maropoulos // International Journal of Computer Integrated Manufacturing. - 2011. -Vol. 24. - № 5. - P. 484-492.

37. Muralikrishnan, B. Laser trackers for large-scale dimensional metrology: A review. / B. Muralikrishnan, S. Phillips, D. Sawyer // Precision Engineering. - 2016. -№44. - P. 13-28.

38. Купко, В.С. Источники излучения для интерферометров перемещения / В.С. Купко, А.В. Любжин // Метрология - 2012. - 2012. - С. 463-467.

39. Wanli, L. Modeling and simulation of laser tracking systems / L. Wanli, Q. Xinghua, O. Jianfei // Kybernetes. - 2012. -Vol. 41. - № 9. - P. 1192-1199.

40. Gassner, G. Laser Tracker Calibration. Testing the Angle Measurement System / G. Gassner, R. Ruland // Invited talk presented at the 15th Internationale Geodätische Woche 2009. - 2009. - P. 1-10.

41. ГОСТ 2.053-2013. ЕСКД. Электронная структура изделия. Общие положения.

42. ГОСТ 2.052-2021. ЕСКД. Электронная модель изделия. Общие положения.

43. Людоговский, П.Л. Влияние вибраций на точность измерений с помощью лазерных координатно-измерительных систем в производственных условиях/ П.Л. Людоговский, В.Л. Федяев, М.А. Комкова // Изв. вузов. Авиационная техника. - 2022. - № 2. - С. 146-154.

44. Lyudogovskii, P.L. Influence of vibrations on the accuracy of measurements by using laser coordinate measuring systems in production conditions / P.L. Lyudogovskii, V.L. Fedyaev, M.A. Komkova // Russian Aeronautics. - 2022. -Vol. 65. - № 2. - Pp. 386-392.

45. Людоговский, П.Л. Методы измерений геометрических параметров изделий с помощью лазерных координатно-измерительных систем в современных машиностроительных производствах / П.Л Людоговский, М.А. Комкова // Изв. вузов. Авиационная техника. - 2016. - № 4. - С. 165-168.

46. Гришанов, В.Н. Современные лазерные измерительные системы в производственном цикле космической техники / В.Н. Гришанов, А.А. Ойнонен // Вестник СГАУ им. С.П. Королёва. - 2012. - №1. - С. 24-34.

47. Hejun, Z. Multi parameter error model and calibration of laser tracker/ Z. Hejun, M. Junjie, J. Zhang // Chinese Journal of Scientific Instrument. - 2020. - № 9. -P. 20-30.

48. Антипов, Д.В. Определение систематических ошибок, возникающих при измерениях лазерным трекером / Д.В. Антипов, О.С. Ефремкин, В.Н. Самохвалов, Е.В. Еськна //Известия ТулГУ. Технические науки. - 2021. - № 11. - С.531-538.

49. Muralikrishnan, B. Measuring Scale Errors in a Laser Tracker's Horizontal Angle Encoder Through Simple Length Measurement and Two-Face System Tests /

B. Muralikrishnan, C. Blackburn, D. Sawyer, S. Phillips // Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology. - 2010. - № 115. - P.291-301.

50. Conte, J. Identification and kinematic calculation of Laser Tracker errors / J. Conte, J. Santolaria, A.C. Majarena, A. Brau, J.J. Aguilar // MESIC 2013. - 2013. - № 63. - P.379-387.

51. Majarena, A. C. A new Methodology for Kinematic Parameter Identification in Laser Trackers / A. C. Majarena, J. Conte, J. Santolaria, R. Acero // Intech. - 2017. - P.171-191.

52. JJF1242-2010. Calibration specification for laser tracker 3-Dimensional measuring system.

53. GJB / J 6201-2008. Calibration specification for the large scale coordinate measurement system - laser tracker.

54. ISO 10360-10:2021. Geometrical product specification (GPS) - Acceptance and reverification tests for coordinate measuring systems (CMS) - Part 10: Laser tracker.

55. VDI/VDE 2617 part 10 2009 (draft) Accuracy of coordinate measuring machines: Characteristic parameters and their checking: Acceptance and reverification tests of lasertrackers (Düsseldorf, Germany: Verein Deutscher Ingenieure) VDI/VDE 2617 part 10.

56. Muñoz, P.P. Analysis of the initial thermal stabilization and air turbulences effects on Laser Tracker measurements. / P.P. Muñoz, J.A. García., Mazo J.S. // Journal of manufacturing systems. - 2016. - № 41. - P. 277-286.

57. Вагнер, Е.Т. Лазеры в самолетостроении / Е.Т. Вагнер. - М.: Машиностроение, 1982. - 184 с.

58. Guorong, P. Research and analysis on segmented integral ranging correction method based on laser tracker / P. Guorong, Z. Chuntao, Z. Zhi, W. Suihui // Journal of geodesy and geodynamics. - 2019. - № 4. - P. 377-380.

59. Людоговский, П.Л. Влияние внутренних и внешних факторов на результаты измерений геометрических параметров объектов при использовании лазерных координатно-измерительных систем на базе трекеров/ П.Л.

Людоговский, В.Л. Федяев, М.А. Комкова // Изв. вузов. Авиационная техника -2021. - № 2. - С. 136-142.

60. Лазерные трекеры API Radian (интернет ресурс: https://nevatec.ru/wp-content/uploads/2017/02/radianpropluscore web ip54 vp2.pdf).

61. Свидетельство об утверждении типа средства измерений. US.C27.004A №49346.

62. ГРСИ 52269-12: Описание типа средства измерений. Системы лазерные координатно-измерительные API Radian.

63. Зуев, В.Е. Распространение лазерного излучения в атмосфере. / В.Е. Зуев. - М.: Радио и связь, 1981. - 288 с.

64. Матвеев, И.Н. Лазерная локация. / И.Н. Матвеев и др. - М.: Машиностроение, 1984. - 271 с.

65. Борен, К. Поглощение и рассеивание света малыми частицами. / К. Борен, Д.М. Хафмен: - Мир, 1986. - 664 с.

66. Yonggang, Y. Geometric Error Analysis for Spherical Mounted Retroreflector in Laser Tracker / Y. Yonggang, W.Zhankui, H. Junjie, Z. Mingjun // 2010 International Conference on Intelligent Computation Technology and Automation. - 2010. - P. 391394.

67. Wan-li, L. Effect of Incident Laser Beam Angle Varying on Cube Corner Retro-Reflector Measurement Accuracty / L Wan-li. et al. // Optics and Precision Engineering. - 2009. - Vol. 17. - Iss. 2. - P. 286-291.

68. Choleva, R. Analysis of Warm-up Effect on Laser Tracker Measurement Performance / R. Choleva, A. Kopa^cik, J. Erdelyi // Contributions to International Conferences on Engineering Surveying. - 2020. - P. 142-154.

69. Laser Tracker warm-up tips for ideal measurement conditions. (интернет ресурс: https://insights.faro.com/bui ldit-software/5-laser-tracker-warm-up-tips-for-ideal-measurement-conditions).

70. Sugahara, R. Performance test of laser trackers of Faro/ R. Sugahara, M. Masuzawa, Y. Ahsawa // Proceedings of the 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan. - 2010. - P. 253-256.

71. Dvo^ra^cek, F. Laboratory testing of the Leica AT401 laser tracker / F. Dvovrävcek // Acta Polytechnica. - 2016. -Vol. 56. - Iss. 2. - P. 88-98.

72. Gassner, G. Instrument tests with the new leica AT401 / G. Gassner, R. Ruland // International workshop on accelerator alignment. - 2011. - P. 1-5.

73. Буренков Д.Б. Разработка методики геодезического контроля изготовления и установки элементов ускорительно-накопительных комплексов с использованием API Laser Tracker 3: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. / - М., 2016. - 27 с.

74. Полянский, А.В. Исследования зависимости погрешностей геодезических измерений в продольном и поперечном направлениях относительно визирного луча API TRACKER3 от расстояния / А.В. Полянский, Д.Б. Буренков, П.П. Мурзинцев, Ю.А. Пупков, Л.Е. Сердаков // Интерэкспо Гео-Сибирь-2014. Х Междунар. науч. конгр.: сборник материалов - Новосибирск: СГГА, 2014. Т.1. -С. 3-6.

75. Биргер, И.А. Справочник: Прочность, устойчивость, колебания. И.А. Биргер, Я. Г. Пановко: Машиностроение. 1968. - 568 с.

76. Челомей, В.Н. Справочник: Вибрации в технике. в 6-ти т. /Ред. совет: В.Н. Челомей (пред.). : Машиностроение. 1978. -Т.1. - 352 с.

77. Вайнберг, Д.В. Механические колебания и их роль в технике / Д.В. Вайнберг, Г.С. Писаренко - М. : Наука, 1965. - 276 с.

78. Тимошенко, С.П. Теория колебаний в инженерном деле / С.П. Тимошенко

- М.: Ленинград, 1932. - 344 с.

79. Бидерман, В. Л. Прикладная теория механических колебаний. - М.: Высшая школа, 1972. - 416 с.

80. Абелев, Ю.М. Курс оснований и фундаментов / Ю.М. Абелев, Ш.Ц. Воин.

- М.: Ленинград, 1934. - 414 с.

81. Цытович, Н.А. Основания и фундаменты / Н.А. Цытович, В.Г. Березанцев, Б.И. Далматов, М.Ю. Абелев. - М.: Высш. шк., 1970. - 384 с.

82. Тимошенко, С.П. Сопротивление материалов. - М.: Ленинград, 1945. -Т.1. - 320 с.

83. Тимошенко, С.П. Сопротивление материалов. - М.: Ленинград, 1946. -Т.2. - 456 с.

84. Беляев, Н.М. Сопротивление материалов / Н.М. Беляев - М.: Физмат, 1959. - 856 с.

85. Степин, П.А. Сопротивление материалов / П.А. Степин. - М.: Высш. шк., 1983. - 303 с.

86. Батрухин А.Г. Приоритеты авиационных технологий / Абрамов Б. М., Акопов М. Г., Андрюшин В. М. [и др.]. - М. : Изд-во МАИ, 2004, - 303 с.

87. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ЕЯ2.721.043 ТО «Частотомер электронно-счетный Ч3-57». - 100 с.

88. Руководство пользователя RADIAN v1.1. - 24 с.

89. Паспорта, техническое описание и инструкции по эксплуатации. Вибрационный электродинамический стенд ВЭДС-200А. - 64 с.

90. Руководство пользователя TrackerCal Version 4. - 31 с.

91. Руководство пользователя SpatialAnalyzer. - 2016. - 981 с.

92. Дьяконов, В.П. Matlab. Полный самоучитель. М.: ДМК Пресс. - 2012. -768 с.

93. Градштейн, И.С. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений / И.С. Градштейн, И.М. Рыжик. - М. : Гос. изд-во физ.-мат. литературы, - 1963. -1100 с.

94. Ахатов, Р.Х. Технология монтажа сборочной оснастки с применением промышленного робота / Р.Х. Ахатов, К.А. Однокурцев, Е.В. Зыкова // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2014. - Т.16. - № 1(5). - С. 1284-1291.

95. Людоговский, П.Л. Интеграция современных методов и средств контроля в технологии производства изделий из композиционных материалов / П.Л. Людоговский, А.В. Наумов, Н.В. Ульянова. // Изв. вузов. Авиационная техника. -2020. - № 2. - С. 147-150.

96. Комкова, М.А. Метод монтажа приспособления для фрезерования подошвы киля самолета относительно рабочей вертикальной плоскости станка с

помощью лазерной координатно-измерительной системы / М.А. Комкова, П.Л. Людоговский // Международная молодежная научная конференция "XXIII Туполевские чтения (школа молодых ученых)" Материалы конференции. - 2017. - Т.1. - С. 522-528.

97. ОСТ 1.42113-83. Монтаж и контроль сборочной оснастки с помощью лазерных измерительных систем. Типовой технологический процесс. Введен с 01.07.84 г.

98. Lyudogovskii, P.L. Methods for Measuring the Geometric Parameters of Products by the Laser Coordinate Measuring System in Modern Mechanical Production/ P.L. Lyudogovskii, M.A. Komkova // Russian Aeronautics. - 2016. - Vol. 59. - № 4. -Pp. 623-626.

99. Терешонков В.А. Анализ стоимости использования лазерного трекера в сборке агрегата планера воздушного судна по сравнению с традиционными методами сборки с использованием и без использования КМ / В.А. Терешонков, Д.А. Прокопенко // Вестник УГАТУ. - 2021. - Т. 25. - № 3. - С. 80-88.

100. Людоговский, П.Л. Основы проектирования сборочной оснастки в технологиях производства летательных аппаратов / П.Л. Людоговский, В.И. Халиулин // Изд-во КНИТУ-КАИ. - 2016. - 245 с.

101. Патент - 2 667 666 РФ, МПК G01B 11/03 (2006.01). Способ определения координат центра отверстия и устройство для его реализации/ М.А. Комкова, П.Л. Людоговский, А.В. Левин, Л.В. Комков. Правообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ» (КНИТУ-КАИ) - 2017140944; заяв. 23.11.2017 г.; опубл. 24.09.2018 г.

102. Комкова, М.А. Методика определения положений осей отверстий в скрытых и труднодоступных зонах изделий с помощью лазерных координатно-измерительных систем/ П.Л. Людоговский, М.А. Комкова // Изв. вузов. Авиационная техника. - 2017. - № 4. - С. 166-168.

103. Lyudogovskii, P.L. A Technique of Holes Axes Definition in Hidden and Hard-to-Get-to Hardware Zones by Means of Laser Coordinate Measuring Systems/ P.L. Lyudogovskii, M.A. Komkova // Russian Aeronautics. - 2017. -Vol. 60. - № 4. -Pp. 662-664.

104. Патент - 181062 РФ, МПК G01B 11/12 (2006.01). Устройство для определения координат центра отверстия/ М.А. Комкова, П.Л. Людоговский, А.В. Левин, Л.В. Комков. Правообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ» (КНИТУ-КАИ) - 2018100496; заяв. 09.01.2018 г.; опубл. 04.07.2018 г.

105. Комкова, М.А. Способ определения положения осей отверстий крепления базирующих элементов при монтаже сборочной оснастки в самолетостроении/ М.А. Комкова // АКТ0-2018. - 2018. - №1. - С. 215-220.

106. Патент - 2 720 183 РФ, МПК G01B 11/03 (2006.01). Способ определения положения отверстий на поверхности измеряемого объекта и устройство для его осуществления/ М.А. Комкова, П.Л. Людоговский. Правообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ» (КНИТУ-КАИ) - 2019120917; заяв. 02.07.2019 г.; опубл. 27.04.2020 г.

107. Патент - 2725874 РФ, МПК G01B 11/03 (2006.01). Устройство для определения пространственного положения оси отверстия при монтаже шарнирных кронштейнов, с помощью лазерного трекера/ М.А. Комкова, П.Л. Людоговский. Правообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ (КНИТУ-КАИ) - 2019121969; заяв. 09.07.2019 г.; опубл. 07.07.2020 г.

108. Патент - 2 684 876 РФ, МПК B64F 5/10 (2017.01). Позиционирующее устройство для сборочной оснастки/ М.А. Комкова, П.Л. Людоговский, А.В. Левин, Л.В. Комков. Правообладатель: Федеральное государственное

бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева -КАИ» (КНИТУ-КАИ) - 2018112380; заяв. 05.04.2018 г.; опубл. 15.04.2019 г.

109. Комкова, М.А. Методика определения геометрии, деформации и отклонений поверхностей подвижных элементов планера самолета/ М.А. Комкова, П.Л. Людоговский // новые технологии, материалы и оборудование Российской авиакосмической отрасли, сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием: -2016. - Т.1. - С. 570-574.

Приложение А Графические зависимости, полученные в условиях выполнения измерений при различных параметрах колебательных

процессов

Рисунок 1 - Зависимость значений координат точки Р (ХР, УР, 2Р), (гР, фР, вР); точки Як (хкМк, укМк, 2кМк); (гкМк, фк№, 0кМк) от времени т при частоте колебаний 4,5 Гц,

амплитуде 3,5 мм

Рисунок 2 - Зависимость значений координат точки Р (ХР, УР, 1Р), (гР, фР, вР); точки N (хкмк, ук^к, г^К); (гкмк, фкмк, 0кмк) от времени т при частоте колебаний 5,0 Гц,

амплитуде 2,5 мм

Рисунок 3 - Зависимость значений координат точки Р (ХР, УР, (гР, фР, вР); точки Як (хк№, у^, г^); (гкмк, фкм«, @км«) от времени т при частоте колебаний 5,0 Гц,

амплитуде 3,0 мм

Рисунок 4 - Зависимость значений координат точки Р (ХР, УР, ZР), (гР, фР, вР); точки Як (хк№, ук^к, 2^); (гк№, фкм*, 0^) от времени т при частоте колебаний 5,0 Гц,

амплитуде 3,5 мм

Рисунок 5 - Зависимость значений координат точки Р (ХР, УР, 2Р), (гР, фР, вР); точки Як (хкМк, укМк, 2кМк); (гкМк, фкМк, вкМк) от времени т при частоте колебаний 5,5 Гц,

амплитуде 2,5 мм

Рисунок 6 - Зависимость значений координат точки Р (ХР, УР, 1Р), (гР, фР, вР); точки Як (хкМк, укМк, 2кМк); (гкМк, фкМк, вкМк) от времени т при частоте колебаний 5,5 Гц,

амплитуде 3,0 мм

Рисунок 7 - Зависимость значений координат точки Р (ХР, УР, ZР), (гР, фР, 0Р); точки Як (хк№, ук^к, г^); (гк№, фк№, 0^) от времени т при частоте колебаний 5,5 Гц,

амплитуде 3,5 мм

Отметим, что обе ЛКИС прошли после выполнения экспериментов проверку точности по угломерам и дальномеру.

Приложение Б Акт внедрений

УТВЕРЖДАЮ Заместитель директора КАЗ им. С.П. Горбумвв^гдиректор Инженедо$го центра

« I С> »

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы Комковой Марии Андреевны на тему: «Разработка методов и средств измерений лазерными системами в авиационном сборочном производстве»

Представленные в диссертационной работе способы измерений лазерными координатно-измерительными системами и технические средства для их реализации внедрены на Казанском авиационном заводе им. С.П. Горбунова и легли в основу методических материалов, технических и технологических инструкций для метрологического обеспечения технологических процессов сборки:

- руководство пользователя от 18.04.2019 по «Обработке облаков точек, полученных с помощью трехмерного сканирования для выполнения последующего реинжиниринга»;

- технологическая инструкция ТИ 2695-2019 «Порядок проведения измерений сборочной оснастки при монтажно-проверочных работах с применением координатно-измерительной системы на базе лазерного трекера»;

- технологическая инструкция ТИ 2693-2019 «Порядок проведения проверки и калибровки координатно-измерительной системы на базе лазерного трекера Leica AT 960»;

- технологическая инструкция ТИ 2722 - 2022 «Порядок проведения монтажа сборочной оснастки с применением роботизированной системы KUKA»;

- технологическая инструкция ТИ 2854-2022 «Порядок проведения проверки и калибровки координатно-измерительной системы на базе лазерного трекера LEICA AT 403»;

лазерных трекеров для измерений деталей, сборочных единиц, основных изделий авиационной техники».

Данные инструкции предназначены для решения инженерных и метрологических задач, связанных с проектированием, изготовлением, монтажом и мониторингом сборочной оснастки, а также для разработки и реализации технологических процессов сборки объектов и лроверки их геометрических параметров.

- технологическая инструкция ТИ 2874 - 2023 «Порядок применения

технологического центра

Директор конструкторско-

Ромадановский A.B.

Главный технолог

Начальник производства цехов подготовки производства

Начальник отдела технического обеспечения производства

Левин A.B.