针对大尺寸飞机部段的自动化协同运输技术，提出一种基于“光场”的多台自动导引车（Automated guided vehicle，AGV）协同搬运方法，结合激光测量和控制策略，旨在提高飞机制造过程中的装配效率与精度。首先，利用工作空间测量定位系统（Workspace measuring and positioning system，wMPS）实时获取各AGV的位姿信息，并建立系统的运动学模型，得到运动偏差。其次，结合模糊控制与PID控制，设计一种适应复杂工业现场的模糊PID控制算法，对AGV的协同运动偏差进行实时调整，以实现高精度协同运输。试验结果表明，在空载和负载情况下，模糊PID控制显著改善了多AGV系统的运动精度和受力情况。相较于开环控制，闭环控制将协同运动误差控制在±10 mm以内，定位器的平均受力降低了30%以上，最大受力保持在± 300 N以内。同时，整个运输过程中工装的动态调整有效避免了受力过大导致的部段损坏。这一研究为国产大飞机的柔性装配线建设提供了技术支持，具有重要的应用价值和推广潜力。
机器视觉技术凭借其非接触、高精度和自动化的特点，在航空装配中得到了广泛应用。本文从视觉测量、视觉引导和视觉检测3个方面综述了机器视觉技术在航空装配中的应用现状。视觉测量通过捕捉部件的图像信息实现位姿测量、外形尺寸检测及孔位精度控制，可以提高装配精度、减少装配错误。视觉引导通过图像分析准确判断装配机器人或其他设备的相对位姿，提高自动化程度。视觉检测用于识别装配过程中的错漏装、多余物以及装配损伤等问题，以确保最终产品的质量。在未来的航空装配领域中，视觉技术将结合其他传感器与人工智能技术构建数字化测量系统，进一步提升装配的效率和精度。
提出了一种基于三维点云处理的航空发动机涡轮叶片热障涂层厚度无损检测方法。利用线激光传感器采集叶片表面的三维点云数据，并通过点云剪裁、滤波和配准等步骤，消除点云噪声并减小叶片装夹误差。采用局部法向投影法计算喷涂和磨抛前后叶片点云与初始叶片基材点云之间的距离，从而确定涂层厚度。试验结果表明，该方法在热障涂层厚度无损检测领域具有良好的可行性和精确性。与金相显微镜测量值相比，3个样品喷涂后的涂层厚度平均相对误差分别为2.69%、2.54%和2.07%，磨抛后的平均相对误差分别为2.79%、2.66%和3.08%。此外，还分析了系统误差来源，包括点云采集误差、配准误差和厚度计算误差，并提出了相应的改进措施。研究表明，该方法适用涂层材料范围广，能够有效提升航空发动机涡轮叶片的检测效率和准确性。
视觉三维测量是管道加工检修和性能监测过程中一种重要的无损检测手段。为了使测量系统应用于管道内受限空间，保证测量精度，现有的管道视觉三维测量方法多着重于研究测量原理和传感器结构，欠缺对管道图像处理和特征提取算法的研究，且管道的金属材质导致图像中的反光问题，严重影响了特征提取准确率和管道测量精度。为了研究管道视觉三维测量中的反光表面特征提取问题，提出了一种基于动态区域分割的反光去除方法和目标环形特征中心线提取方法，根据测量系统投射光条的形态特征设计动态环形掩膜，消除了图像中的反光对特征区域分割的干扰，设计了目标环形特征中心线提取的高斯核和极值点自动选取方法，克服了特征宽度不均匀对激光中心提取的干扰。通过试验验证反光去除和中心提取方法的准确性，为管道视觉三维测量提供准确的特征坐标，实现对管道直径和同轴度的测量，测量精度大于0.1 mm。
在航空领域，飞机蒙皮表面缺陷的检测对于保证飞行安全至关重要。针对现有飞机蒙皮缺陷检测算法在小目标检测中的不足，提出一种基于改进EfficientDet 模型的飞机蒙皮缺陷检测算法。首先，在主干网络EfficientNet中融入卷积块注意力机制（CBAM），以增强模型对缺陷区域的关注；其次，优化调整双向特征金字塔网络（BiFPN）的层次结构和特征融合策略，进一步增强对小目标缺陷的特征提取和多尺度特征融合的能力；最后，采用尺度感知损失函数，使模型在不同尺度的缺陷检测中具备更好的鲁棒性。在自建的飞机蒙皮缺陷图像数据集上的试验结果表明，所提改进算法的平均检测精度达到了91.32%，比EfficientDet-D0和YOLOv5s 分别提升了3.69百分点和2.05百分点，对掉漆、划痕和凹陷等飞机蒙皮缺陷类型的检测精度和性能有明显提升。
针对航空零件装配孔系的孔位与法矢快速检测需求，基于机器视觉研发了一套在机检测系统。研制的视觉测孔装置集成于机床主轴，沿着测孔路径采集装配孔与激光点的图像，建立了测孔运动学建模，提出了系统参数的标定方法。设计了专用图像处理算法，准确计算装配孔与激光点的二维平面坐标。在试验样件上开展了试验验证，结果表明，本系统对航空零件装配孔的孔位和法矢检测精度分别达到0.05 mm和0.5°，每分钟可检测15个装配孔，实现了航空零件装配孔系的高效在机检测。
针对航空制造中对空间分布圆孔的三维数字化质量检测的需求，本文基于视觉测量技术，系统探讨了机加圆孔的空间定位与三维重建方法。为消除机加圆孔加工表面质量和表面纹理等因素影响，采用了一种基于弧段分组技术的圆孔图像提取方法，并提出一种有效的筛选机制。引入两视锥重建与求交算法对圆孔进行空间初定位，以此作为空间圆位姿初值，并建立了空间圆位姿优化误差方程，结合多视图几何获得的相机内外参数，采用Levenberg-Marquardt（LM）算法对空间圆姿态进行优化求解。在3个空间分布的样件上加工出孔径为2~8 mm，呈空间分布的圆孔阵列，本文方法能够实现对圆孔边缘和位置的精准识别与重建，重建圆孔与数模对比的平均偏差不大于0.112/–0.100 mm，最大上下偏差不超过0.200/–0.200 mm。
大曲率碳纤维蒙皮固化成型后会产生较大的固化变形，导致蒙皮与骨架之间产生间隙，在铆接装配时，蒙皮将承受一定的装配载荷。为控制大曲率碳纤维蒙皮铆接装配过程中的装配载荷，构建了复合材料蒙皮铆接过程数值计算模型，并以铆接过程中蒙皮最大应变最小，以加载点、约束点支反力小于临界值为约束条件，建立了铆接顺序优化模型，通过遗传算法及ABAQUS二次开发实现优化模型求解。结果表明，优选的铆接顺序下复合材料蒙皮最大应变明显小于按工艺经验顺序铆接时的应变，证明了该方法的有效性和可行性。
钛合金材料广泛应用于航空零件加工，然而在钛合金零件的深腔铣削过程中，大长径比刀杆会发生振动现象。针对大长径比刀杆加工出现的振动问题，首先基于Euler-Bernoulli梁理论建立了铣刀的动力学模型，分析出影响刀杆动态性能的参数。基于参数分析，设计4种芯轴模型，通过分析得出最佳芯轴。随后建立刀杆整体模型，对传统金属刀杆和复合减振刀杆进行有限元分析，对比静刚度、固有频率和动刚度，分析减振刀杆本身特性。结果表明，减振刀杆的静态刚度提升62%，一阶固有频率提升21%，动刚度提升135%。针对两种刀杆对零件的加工表面粗糙度进行试验，得出所设计的复合减振刀杆粗糙度降低了45.3%。设计的复合减振刀杆具有一定的工程意义和学术价值，为大长径比加工刀具设计提供了一定的指导。
针对进给速度影响机床误差的现象，研究了数控机床在误差补偿下进给速度对补偿效果的影响。以数控机床X、Y工作平面为例，首先通过激光干涉仪测量X、Y两轴定位误差并进行补偿；其次控制机床X、Y 两轴以不同进给速度联动进行圆轨迹运动，并使用球杆仪测量圆轨迹轮廓误差。结果表明，数控机床的轮廓误差随着进给速度的增大而增大，验证了轮廓误差与进给速度平方成正比关系。同时通过比较静止状态与不同进给速度下的误差补偿效果，发现后者补偿效果较差，仅将圆度误差降低了26.6%，说明进给速度严重影响了误差补偿效果。因此在对机床进行误差补偿时考虑进给速度的影响，更能反映机床实际误差，提高补偿效果，为机床综合误差建模提供一定的理论依据。
TA32钛合金相比TC4钛合金具有更为优异的高温抗蠕变性能，在高声速飞行器中具有广泛应用前景。TA32钛合金复杂构件热成形后存在一定的回弹现象，无法满足零件高精度制造的要求。研究了TA32钛合金在不同温度（650 ℃、700 ℃、750 ℃、800 ℃）和预应变（2%、4%、8%）条件下的应力松弛行为，发现温度越高，第一阶段应力松弛速率越快，且应力松弛极限越低。基于试验数据，拟合了五次延迟函数的应力松弛显示本构方程，进一步建立了Arrhenius型蠕变本构模型。建立了考虑高温应力松弛效应的TA32钛合金加强框热成形仿真模型，并通过热成形试验和回弹测试验证了仿真模型的可靠性。模拟结果表明，保压能有效降低零件回弹，保压时间由10 s增加到1800 s，回弹量由3.15 mm减小到2.55 mm。加强框零件在保压300 s后，已达应力松弛极限，回弹几乎不再发生变化。
气膜孔冷却技术是提高涡轮叶片承温能力的有效手段，而气膜孔电火花加工产生的孔壁重铸层严重威胁着气膜孔的服役性能。为了消除重铸层，提出了一种通过二次热处理消除电火花制孔孔壁重铸层的工艺方法。试验发现，电火花加工所得孔壁重铸层表现为γ 单相组织，内部存在孔洞和微裂纹，且存在成分偏析现象。随后对气膜孔进行固溶和时效的热处理，发现原重铸层区域形成了与基体一致的双相组织，成分分布均匀。同时，原重铸层区域与基体取向一致，确保了叶片整体的单晶特性。高温拉伸试验表明，重铸层的消除避免了孔壁缺陷的危害，并改变了断裂机制，提升了气膜孔的拉伸强度和延伸率。因此，所提出的基于二次热处理的电火花制孔重铸层去除工艺为高品质气膜孔的制造提供了可靠手段。.
