iGPS测量系统实现关键技术及应用

图4 小型客机自动化装配美国波音公司从1998年开始研究iGPS测量技术，并已应用于从747、F/A18到777等飞机的总装对接中，解决了对大尺寸构件的测量问题。在最新的787客机总装（见图5）中，iGPS技术应用更加成熟。装配过程中，测量系统会定位飞机部件，这些数据信息被输入到系统的应用软件中，从而解算出飞机各部件（前后机身、左右机翼等）需要移动的距离，以确保飞机相邻部件的准确对接装配。这一精确的定位过程保证了飞机的平滑装配，使得787机翼机身对接装配仅用了几个小时，而不是通常所需的几天[6]。

图5 波音787部件对接4 工业机器人自动引导

使用iGPS系统对工业钻铆机器人进行实时引导，以提高机翼指定位置处钻孔及铆接精度；可使机翼钻孔和铆接工位的定位准确程度提高10倍。在动态制造过程中当部件由机械人夹持进行焊接时，也可由iGPS对机器人进行实时跟踪定位提高焊接精度；为无法使用精确位置反馈（编码器/解析器）获得全局坐标系的爬行机器人提供位置信息。

5 全机水平测量

iGPS测量系统还可以用于飞机的全机水平测量，实现产品的质量控制。操作人员用来检查飞机成品整体的外形结构、机翼的水平度、重要部件尺寸大小和原始图纸设计的相符程度，以及飞机试飞前后关键点的变形情况等，从而达到对飞机成品的质量检测[5]。应用iGPS系统完成全机水平测量无需使用专用工装和场地，不必调整飞机处于水平状态，在任何工位和姿态下均可实现，系统标定后，1~2名操作者30mm内即可完成全机水平测量工作，传统方法完成全机水平测量平均需要5~8h，测量精度由mm级提高到μm级。

6 其他应用

F35全机外表面隐身喷涂，应用8个固定的iGPS发射站安装装置，每个固定装置内有2台红外发射器，在工位四周分布有22个可移动iGPS安装装置，通过红外发射站照射整个工位对激光投影设备及机身上的光学传感器进行角度交汇定位，每个光传感器具有360°的视场，实现对涂层的监测控制。

此外，iGPS系统还可以用于机器人刀具中心点位置的实时监测。

结束语
iGPS系统具有测量范围广、多任务测量、无需转站等优点，被广泛应用于工业领域。本文介绍了iGPS测量系统的组成，分析了系统实现的4 项关键技术：系统布局及测量网优化、系统标定技术、数据处理与分析及误差补偿技术，最后列举了iGPS系统在飞机柔性装配过程中的应用，主要用于柔性装配工装定位、自动牵引运输车导航和部件对接等。