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C919堪稱是中國(guó)百年大飛機(jī)夢(mèng)的突破，2017年“天空藍(lán)”和“大地綠”涂裝的C919在千米高空舒展雙翼之際，一款“中國(guó)制造”的、完全按照世界先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)研制的大型客機(jī)，翱翔在一望無際的天空中。隨著C919的試飛成功，如何提高大飛機(jī)的裝配效率與精度，成為中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司工程師們的一個(gè)重要課題。

目前使用型架進(jìn)行機(jī)身固件裝配時(shí)，由于型架兩側(cè)軌道受力不均勻，會(huì)導(dǎo)致地面沉降程度有差異，而飛機(jī)的固件裝配是需要高精度對(duì)準(zhǔn)的。因此，在進(jìn)行裝配時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)，目前所用的方法是使用激光進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)間為1~2天，嚴(yán)重制約了大飛機(jī)的生產(chǎn)效率，因此，希望找到一種更為有效的校準(zhǔn)方式，期以縮短大飛機(jī)的生產(chǎn)周期。

針對(duì)型架裝配平臺(tái)的監(jiān)測(cè)與校準(zhǔn)系統(tǒng)，北微傳感與中國(guó)商飛共同研發(fā)一套基于多傳感器融合的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在中國(guó)商飛裝備公司進(jìn)行應(yīng)用推廣。 

使用MEMS姿態(tài)傳感器測(cè)量工裝骨架的水平傾覆角，使用靜力水準(zhǔn)儀測(cè)量整個(gè)系統(tǒng)相對(duì)于穩(wěn)定基準(zhǔn)點(diǎn)的水平高度變化，與當(dāng)前已有的檢測(cè)手段(激光檢測(cè))進(jìn)行對(duì)比，對(duì)濾波過程進(jìn)行優(yōu)化，直至達(dá)到生產(chǎn)要求，得到精確的沉降數(shù)據(jù)。并通過調(diào)整機(jī)構(gòu)補(bǔ)償，使工裝能夠復(fù)位到前次定檢時(shí)的較好狀態(tài)，提高工裝定檢效率，縮短定檢周期。研究溫度變化在地基沉降中對(duì)整個(gè)工裝系統(tǒng)的影響。對(duì)工裝骨架進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，當(dāng)骨架變形過大時(shí)能夠預(yù)警。

BW-HHL是北微傳感推出的一款高精度液壓式靜力水準(zhǔn)儀，測(cè)量范圍0.2-2000mm，最高精度達(dá)±0.2mm ，是目前行業(yè)內(nèi)精度較高的產(chǎn)品。內(nèi)置自動(dòng)補(bǔ)償和濾波算法，很大程度減小了環(huán)境變化引起的誤差。

本產(chǎn)品主要適用于大型結(jié)構(gòu)、地鐵、橋梁、隧道、鐵路、水庫(kù)、大壩及采空區(qū)等自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域。具有量程大，精度高，安裝簡(jiǎn)單，體積小，重復(fù)性好，無需轉(zhuǎn)點(diǎn)等特點(diǎn)。產(chǎn)品可在多種惡劣環(huán)境下使用，具有較高的抗震、防水、防護(hù)等級(jí)，能夠滿足 級(jí)別的應(yīng)用要求。

該系統(tǒng)由測(cè)點(diǎn)、基點(diǎn)、儲(chǔ)液罐、連通管、采集儀等組成，有別于其他傳統(tǒng)沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。支持自報(bào)、確認(rèn)、應(yīng)答三種通信方式，三種通信方式可混合組網(wǎng)。支持掉電、休眠、永久在線三種電源管理模式，可實(shí)現(xiàn)低功耗工作模式下的雙向通信一體化結(jié)構(gòu)，無需集成，安裝簡(jiǎn)單。

藍(lán)色位置代表多節(jié)點(diǎn)傾角傳感器的安裝位置，總共安裝2個(gè)傳感器，分別為每個(gè)型架平臺(tái)平面安裝2個(gè)傳感器，傳感器平臺(tái)平面監(jiān)測(cè)精度為0.001°。

紅色位置代表靜力水準(zhǔn)儀的安裝位置，總共安裝13個(gè)靜力水準(zhǔn)儀，分別為每個(gè)型架地面安裝4個(gè)靜力水準(zhǔn)儀，型架中間基線平均分布5個(gè)靜力水準(zhǔn)儀。靜力水準(zhǔn)儀沉降精度為0.2mm。

測(cè)斜儀在機(jī)翼及尾舵校準(zhǔn)方面的應(yīng)用，采用雙軸傾角傳感器、MEMS微慣導(dǎo)系統(tǒng)（或光纖微慣導(dǎo)系統(tǒng)）針對(duì)機(jī)翼小翼的傾角測(cè)試與尾舵的方位角測(cè)試，由于機(jī)翼小翼與尾舵本身就存在傾斜角，安裝時(shí)不能保證X、Y的相對(duì)水平與平行，需要通過相異平面空間坐標(biāo)系變換計(jì)算實(shí)現(xiàn)正確的傾角與方位角。

使用BWS4000雙軸傾角傳感器測(cè)量副翼、鴨翼（圖 2-1 中點(diǎn) 1、2、3、4）及推拉桿（圖 2-2），使用MEMS微慣導(dǎo)系統(tǒng)（或光纖微慣導(dǎo)系統(tǒng)）測(cè)量垂尾（圖 2-1 中點(diǎn) 5），測(cè)量功能以及詳細(xì)要求如下：

圖 2-1 機(jī)翼測(cè)點(diǎn)示意圖

圖 2-2 推拉桿測(cè)點(diǎn)示意圖

1、方案對(duì)誤差解算簡(jiǎn)要說明

水平傾角傳感器的原理是利用 MEMS 傳感器探測(cè)出物體與重力之間的夾角。因此傳感器的 角度計(jì)算需要通過空間角度計(jì)算，才能夠達(dá)到要求的精度和交叉軸誤差。在 3D 圖形學(xué) 中，最常用的旋轉(zhuǎn)表示方法便是四元數(shù)和歐拉角，比起矩陣來具有節(jié)省存儲(chǔ)空間和方便插 值的優(yōu)點(diǎn)。此方案采用兩種表達(dá)方式的轉(zhuǎn)換，計(jì)算公式采用 3D 笛卡爾坐標(biāo)系：

2、尾舵方位角解算：

垂直尾舵使用微慣導(dǎo)系統(tǒng)，屬于全姿態(tài)傳感器，無論地面是否平行，測(cè)出來的都是繞其Z的方位角，所以安裝時(shí)盡可能和尾舵轉(zhuǎn)動(dòng)軸平行，考慮到安裝誤差，MEMS微慣導(dǎo)系統(tǒng)可以在生產(chǎn)時(shí)預(yù)留有余量，在兩個(gè)軸錯(cuò)位10°時(shí)依然可以準(zhǔn)確顯示。

當(dāng)使用光纖微慣導(dǎo)系統(tǒng)時(shí)，光纖微慣導(dǎo)系統(tǒng)測(cè)出來是方位角最終都會(huì)解算成水平方位角，經(jīng)過歐拉角推算，尾舵是斜上，其轉(zhuǎn)動(dòng)角度折算下來是水平轉(zhuǎn)動(dòng)角度。如圖 2-4。

標(biāo)簽： 測(cè)斜儀