用于將托架組裝在飛行器結(jié)構(gòu)中的裝置和方法

專利名稱：用于將托架組裝在飛行器結(jié)構(gòu)中的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在結(jié)構(gòu)上組裝零部件的定位裝置。更具體地，本發(fā)明涉及一種設(shè)計用于將固定托架組裝至飛行器結(jié)構(gòu)上的定位裝置。
背景技術(shù)：
飛行器結(jié)構(gòu)的固定托架用于對所述結(jié)構(gòu)中的系統(tǒng)進行定位以及支承。這些系統(tǒng)是用于電纜的路徑或輸送各種流體的管道，諸如用作行李架或設(shè)備的托架之類的客艙安裝元件。這些托架通常通過鉚釘或結(jié)構(gòu)連結(jié)件緊固至機身的結(jié)構(gòu)。在商用飛行器，例如寬機體飛機的情況下，這些托架的數(shù)量、種類和定位根據(jù)由經(jīng)營所述飛行器的航空公司所選 擇的裝配件選項對于不同的所述飛行器而不相同。因此，所述托架必須根據(jù)要求而定位和緊固到所述結(jié)構(gòu)上。所需的定位精度以I毫米為單位。從現(xiàn)有技術(shù)中已知的是使用激光投影儀來將所述托架的輪廓以所述托架的計劃位置而投影到結(jié)構(gòu)上，并且用這種方式便利了負責(zé)將所述托架緊固到飛行器結(jié)構(gòu)的團隊的工作。但是，這些裝置使用起來復(fù)雜而且通常不能使得達到所要求的精度等級。主要的困難在于獲得投影儀在飛行器結(jié)構(gòu)內(nèi)的已知并且穩(wěn)定的定位。實際上，這種投影儀使用來自數(shù)字模型的信息以對投影所需校正值進行計算，使得所投影的輪廓與要被定位的對象的輪廓相同，其中，來自數(shù)字模型的信息包括托架的幾何形狀定義以及托架在結(jié)構(gòu)內(nèi)的位置和定向。這些校正因素特別考慮到了從投影透鏡的焦點到投影表面的準(zhǔn)確距離，以及光軸與所述表面的法向之間的角度。為此，這些參數(shù)必須是完全已知并且能夠被確定。另外，由于飛行器的結(jié)構(gòu)在這個組裝階段布滿了結(jié)構(gòu)元件，例如框架、桁條或支架，因此存在有投影儀的下述最佳位置這些最佳位置提供了通向最大可見體積的通路，即，投影儀的這些顯著位置允許最大數(shù)量的輪廓被投影到結(jié)構(gòu)上，而不需要通過構(gòu)成所述結(jié)構(gòu)的元件來遮蔽光束。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，投影儀通常在結(jié)構(gòu)之外放置在三腳架上，其中投影儀相對于這種結(jié)構(gòu)的位置不能夠精確地獲知。此外，該位置是不穩(wěn)定的。因此，不能達到所需的精確性。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)的這些缺點，本發(fā)明提出了一種用于對零部件進行定位以將該零部件組裝在飛行器結(jié)構(gòu)中的定位裝置，該定位裝置包括激光投影儀，該激光投影儀能將輪廓投影在表面上；支承件，該支承件以限定的位置和方向?qū)⑺鐾队皟x緊固至飛行器結(jié)構(gòu)；一組標(biāo)桿，該一組標(biāo)桿在投影儀的可見空間內(nèi)緊固到飛行器結(jié)構(gòu)，使得相對于所述結(jié)構(gòu)對投影儀進行定位。因此，由于投影儀被直接緊固到剛性結(jié)構(gòu)，投影儀相對于剛性結(jié)構(gòu)的位置是穩(wěn)定的，即使所述結(jié)構(gòu)經(jīng)歷輕微的變形亦是如此。投影儀的位置通過利用同樣緊固到飛行器結(jié)構(gòu)的標(biāo)桿而精確確定。該裝置可以根據(jù)下文所述的各種有利的實施方式來實現(xiàn)，這些有利的實施方式可以被單獨的或組合地進行考慮。有利地,一組標(biāo)桿包括定位在中央孔或“基準(zhǔn)點”中的6個標(biāo)桿,其中，該中央孔或“基準(zhǔn)點”是在構(gòu)成飛行器結(jié)構(gòu)的元件中預(yù)先鉆制的。這些中央孔的位置對于所有相同類型的結(jié)構(gòu)而言是相同的。以這種方式，安裝被簡化并且定位的可變性被減小。使用6個標(biāo)桿允許在投影儀的空間中完成位置和方向的完整定位。因此，如果要關(guān)閉激光束，定期和偶爾地在這些參考標(biāo)桿上執(zhí)行重新校準(zhǔn)步驟是可能的。投影儀有利地緊固到具有支承件的結(jié)構(gòu)上。所述支承件有利地通過鉗型夾緊裝置連接到結(jié)構(gòu)，使得所述支承件是可移除的。為避免在緊固支承件時損壞結(jié)構(gòu)，這些夾緊裝置被轉(zhuǎn)矩螺釘控制，其中，這些轉(zhuǎn)矩螺釘?shù)木o固轉(zhuǎn)矩被調(diào)節(jié)以確保投影儀支承件是不動的而不需要在緊固點處對結(jié)構(gòu)元件進行標(biāo)記。
有利地，該投影儀具有到計算機的計算機連結(jié)部，該計算機包括要被投影的托架的幾何形狀定義和飛行器結(jié)構(gòu)的幾何形狀定義。用這種方式，在投影儀和計算機之間建立了對話，以便根據(jù)投影儀在飛行器結(jié)構(gòu)的空間內(nèi)的準(zhǔn)確位置來計算出準(zhǔn)確的投影校正值。本發(fā)明還涉及一種用于將固定托架組裝在飛行器結(jié)構(gòu)中的方法，該方法有利地利用了以上描述的裝置，并且該方法包括以下步驟a.將根據(jù)上述的實施方式中的任一個的裝置緊固到飛行器結(jié)構(gòu)；b.借助于標(biāo)桿確定投影儀在結(jié)構(gòu)的空間內(nèi)的準(zhǔn)確位置；c.將要安裝的托架的輪廓以托架的最終位置投影到構(gòu)成結(jié)構(gòu)的元件上；d.將托架在托架由此限定的位置處組裝在結(jié)構(gòu)上。該方法使得能夠?qū)⑼屑芫o固在確切位置處，同時顯著地減小用于對這些托架進行定位所需的測量時間。有利地，在步驟“a”中將標(biāo)桿在所述結(jié)構(gòu)元件中的預(yù)先鉆制的孔中緊固到所述元件。用這種方式，減小了投影儀的校準(zhǔn)時間。有利地，當(dāng)通過鉚釘型緊固件來組裝托架時，步驟“c”的投影包括在緊固有托架的結(jié)構(gòu)元件中對待制造的鉆孔進行定位。還有利地的是，投影能夠包括其它信息項目，例如用于托架或與所述托架的安裝有關(guān)的基本操作條件的識別編碼。這些信息項目是為負責(zé)安裝的操作者的安裝技巧和報警元件。這些項目允許安裝方法可靠地進行并且提高其生產(chǎn)效率。有利地，在投影步驟之前，對托架的和飛行器結(jié)構(gòu)的幾何形狀定義的計算機處理基于來自數(shù)字模型的數(shù)據(jù)而實現(xiàn)，該處理包括以下步驟基于數(shù)字模型獲得托架的和托架在結(jié)構(gòu)中的投影區(qū)域的幾何形狀定義；從托架的幾何形狀定義中移除與安裝托架無關(guān)的任何信息；清理托架的用于投影的幾何形狀定義文件，使得僅保留允許對所述托架進行緊固的孔的位置，和托架的與所述托架緊固其上的結(jié)構(gòu)元件相接觸的形狀。該處理使得能夠減少要由裝置進行處理的數(shù)據(jù)量，并且因此同時對要被安裝的托架的更多位置進行投影。


現(xiàn)在將以在圖I至圖5中示出的優(yōu)選非限制性實施方式為背景對本發(fā)明進行更確切的描述，在附圖中圖I是飛行器結(jié)構(gòu)在其沒有蒙皮的情況下的分解立體圖，其中，安裝了根據(jù)本發(fā)明的特定實施方式的裝置；圖2是根據(jù)本發(fā)明的裝置的特定實施方式在飛行器結(jié)構(gòu)中的安裝的立體詳圖；圖3示出了投影儀支承件的特定實施方式的立體圖；圖4以立體圖示出了將標(biāo)桿安裝在結(jié)構(gòu)元件中預(yù)先鉆的孔中的的安裝原理；以及圖5示出了與托架有關(guān)的、用于實現(xiàn)將托架的輪廓在結(jié)構(gòu)的元件上投影的幾何形狀數(shù)據(jù)的計算機處理的原理。
具體實施例方式圖I :為了對固定托架在飛行器結(jié)構(gòu)1，例如在鼻錐體中的緊固位置進行定位，本發(fā)明提出采用激光投影儀2，所述激光投影儀2能夠?qū)⒁惭b在飛行器結(jié)構(gòu)上的托架的輪廓投影在所述結(jié)構(gòu)的元件上。激光投影儀通過支承件3緊固到飛行器結(jié)構(gòu)，支承件3優(yōu)選地以可移除的方式緊固到結(jié)構(gòu)的剛性元件，例如框架10，11或結(jié)構(gòu)的其他合適的剛性元件上。圖2 :根據(jù)優(yōu)選的實施方式，投影儀支承件3由支承平臺30構(gòu)成，支承平臺30以可定向的方式緊固到兩個平行的軌道31，32 ;這些軌道借助于通過夾緊而連接到結(jié)構(gòu)元件12，13的鉗型夾緊裝置34懸掛到主要結(jié)構(gòu)上。圖3 :根據(jù)該相同的實施方式，投影儀支承件還包括兩個皮帶35，35’，所述兩個皮帶使得投影儀支承件在結(jié)構(gòu)上的安裝是牢固的。支承件使得能夠通過滑動軌道31，32沿X平移來調(diào)整投影儀的位置以及通過緊固固定螺釘37來限制該位置。在將支承件安裝到結(jié)構(gòu)上和將夾緊裝置34，34’，34”和34”’緊固到結(jié)構(gòu)元件上期間獲得了沿Y平移和繞Z旋轉(zhuǎn)的位置調(diào)整。這些夾緊裝置包括由足夠軟的、在結(jié)構(gòu)部分緊固時不留痕跡的材料制成的兩個墊片341，342。作為非限制性的例子，墊片可由商標(biāo)名為迭爾林⑧的可以商業(yè)方式獲得的聚甲醛制成。墊片341中的一個連接到螺釘340，螺釘340能夠在起作用時將兩個墊片341，342 一起靠近并且用這種方式來獲得所需的緊固。有利地，該螺釘是轉(zhuǎn)矩螺釘，該轉(zhuǎn)矩螺釘?shù)淖畲缶o固轉(zhuǎn)矩可通過構(gòu)造在其控制機構(gòu)中的摩擦裝置進行調(diào)節(jié)。這種轉(zhuǎn)矩螺釘可通過商標(biāo)名為IS'oreleni 以商業(yè)方式獲得。平臺30通過可以被限制旋轉(zhuǎn)的樞軸36具有相對于軌道的Y軸線方向樞軸連接。圖4 :為在飛行器結(jié)構(gòu)中尋找投影儀的準(zhǔn)確位置，標(biāo)桿40-45被緊固到所述結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地緊固在框架101，102中的預(yù)先鉆制的孔中。投影儀在飛行器結(jié)構(gòu)空間內(nèi)的位置因此能夠通過對投影儀和這些標(biāo)桿中的每一個之間的距離進行測量而完全獲知。該位置和方向信息與來自飛行器的數(shù)字模型和來自托架的限定的幾何信息被共同利用來對下述方面進行計算托架在投影儀的參考空間內(nèi)的準(zhǔn)確位置以及要應(yīng)用到投影的光學(xué)校正值，使得投影在每個接受托架的結(jié)構(gòu)元件上的輪廓適當(dāng)?shù)貙?yīng)于所述托架在此結(jié)構(gòu)元件上的接觸表面的理論輪廓。圖5 :要安裝在結(jié)構(gòu)中的托架5的接觸表面是基于飛行器結(jié)構(gòu)的數(shù)字模型和所述托架的CAD定義來確定的。在投影之前，代表了托架的CAD實體被減小至二維實體51，該二維實體51定向在空間中且對應(yīng)于所述托架在所考慮到的結(jié)構(gòu)元件上的接觸表面，以及任何鉆孔的位置510，511。該減小的幾何形狀定義被投影儀和它的軟件使用以對輪廓51進行投影。上面的描述清楚地表示通過本發(fā)明的各種特征及其優(yōu)點，本發(fā)明實現(xiàn)了由其自身設(shè)定的目的。特別是，這使得能夠在飛行器結(jié)構(gòu)中對許多固定托架進行簡單且精確的定位，以用于托架與該結(jié)構(gòu)的組裝。
權(quán)利要求
1.一種用于對零部件進行定位以使其組裝到飛行器結(jié)構(gòu)(I)的定位裝置，所述裝置包括 激光投影儀(2 )，所述激光投影儀能將輪廓投影在表面上； 一組標(biāo)桿(40，41，42，43，44，45)，所述一組標(biāo)桿在所述投影儀的可見空間內(nèi)緊固到所述飛行器結(jié)構(gòu)(I )，使得所述投影儀相對于所述結(jié)構(gòu)定位； 其特征在于，所述定位裝置包括支承件(3)，所述支承件(3)以限定的位置和方向?qū)⑺鐾队皟x緊固到所述飛行器結(jié)構(gòu)(I )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述一組標(biāo)桿(40，41，42，43，44，45)包括定位于在構(gòu)成所述飛行器結(jié)構(gòu)(I)的元件(101，102)中的預(yù)先鉆制的中央孔中的6個標(biāo)桿。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述投影儀支承件(3)緊固到所述飛行器結(jié)構(gòu)(I)，使得所述投影儀支承件(3 )是能夠移除的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述投影儀支承件(3)通過轉(zhuǎn)矩螺釘(340)緊固到所述飛行器結(jié)構(gòu)(I)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括計算機，所述計算機具有至所述投影儀(2)的計算機連接部，所述計算機包括要被投影的所述托架(5)的和所述飛行器結(jié)構(gòu)的幾何形狀定義(51)。
6.一種用于將固定托架(5)組裝到飛行器結(jié)構(gòu)(I)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 a.將根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置(2，3，40，41，42，43，44，45)緊固到所述飛行器結(jié)構(gòu)(I); b.借助于所述標(biāo)桿(40，41，42，43，44，45)確定所述投影儀在所述結(jié)構(gòu)的空間內(nèi)的準(zhǔn)確位置； c.將要安裝的所述托架的輪廓以所述托架的最終位置投影到構(gòu)成所述結(jié)構(gòu)的元件上； d.將所述托架(5)在由此限定的所述托架(5)的位置處組裝在所述結(jié)構(gòu)(I)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在步驟“a”中，將所述標(biāo)桿(40，41，42，43，44，45)在預(yù)先鉆制于所述結(jié)構(gòu)(I)的元件(101，102)中的孔中緊固到所述元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在步驟“c”中，所述輪廓(51)的所述投影包括要在所述結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)的用鉚釘型緊固件來緊固所述托架(5)所需的鉆孔的定位。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在步驟“c”中，所述投影包括投影用于所述托架的參照的識別編碼。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述投影步驟“c”之前的如下步驟 基于數(shù)字模型獲得所述托架的和所述托架在所述結(jié)構(gòu)中的投影區(qū)域的幾何形狀定義； 從所述托架的所述幾何形狀定義中移除與安裝所述托架無關(guān)的任何信息； 清理所述托架的用于所述投影的幾何形狀定義文件，使得僅保留允許對所述托架進行緊固的孔的位置(510，511)、以及所述托架的與所述托架所緊固至的所述結(jié)構(gòu)元件相接觸的形狀(51)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于將零部件組裝在結(jié)構(gòu)上的定位裝置。具體地，本發(fā)明涉及一種用于將固定托架組裝在飛行器結(jié)構(gòu)上的定位裝置。激光投影儀直接附接到飛行器的剛性結(jié)構(gòu)上，因此，投影儀相對于該結(jié)構(gòu)的位置是穩(wěn)定的，即使在所述結(jié)構(gòu)輕微變形的情況下亦是如此。投影儀的位置通過固定的標(biāo)桿以準(zhǔn)確的方式而確定，所述固定的標(biāo)桿也附接到主要結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還涉及一種用于實施所述裝置的方法。
文檔編號G01C15/02GK102905976SQ201180025476
公開日2013年1月30日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者塞德里克·邁耶, 大衛(wèi)·波本 申請人:空中客車運營簡化股份公司