柔性表面的預(yù)測性片填隙的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開內(nèi)容一般地涉及填隙片，和具體地，涉及預(yù)測所需的填隙片的形狀。仍更具體地，本公開內(nèi)容涉及用于預(yù)測填充到已經(jīng)配接的剛性表面和柔性表面之間的間隙中所需的填隙片的形狀的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在物體的制造期間，當組件被附著或裝配在一起時，各種表面可被配接。在一些情況下，一個或多個空隙可存在于配接的表面之間。這些空隙可以以不期望的方式影響物體的性能、美學(xué)或其它方面。因此，可期望使用例如填隙片基本上填充這些空隙。填隙片通常采用由金屬、塑料、復(fù)合材料或其它類型的材料制成的固體構(gòu)件的形式。使用填隙片填充這些空隙的過程是“片填隙(shimming) ”。
[0003]當配接的表面都是剛性表面時，一些當前可用的形成片填隙的方法效果良好。當配接的表面中的至少一個是柔性表面時，使用這些當前可用的方法形成的填隙片可能不具有期望水平的精確度。例如，操作人員可使用測隙規(guī)獲得空隙的人工測量值。這些測量值隨后被用于確定待制造的填隙片的尺寸。然而，獲得這些測量值的特殊過程、獲得測量值的順序或二者，可引起柔性表面的形狀變化，其轉(zhuǎn)而可引起測量值的不準確。
[0004]預(yù)測性片填隙是預(yù)測填充至配接的表面之間的空隙所需的填隙片、特別是預(yù)測這些填隙片的三維形狀的過程。預(yù)測這些填隙片的三維形狀包括預(yù)測填隙片的總體三維幾何結(jié)構(gòu)。基于一些目前可用的預(yù)測性片填隙的方法制造的填隙片也許不能夠在選定的容差范圍內(nèi)填充這些空隙、放進這些空隙、或二者。
[0005]例如，機翼的翼肋部件包括具有剪切連接件的翼肋。機翼蒙皮被附著于翼肋以使機翼蒙皮的柔性表面與由剪切連接件的多個剛性表面構(gòu)成的剛性表面配接。一些目前可用的預(yù)測性片填隙的方法包括使用例如激光掃描儀生成幾何結(jié)構(gòu)信息而測量表面幾何結(jié)構(gòu)。此幾何結(jié)構(gòu)信息隨后被用于確定將存在于配接的表面之間的空隙的三維形狀。
[0006]然而，機翼蒙皮的柔性表面的形狀可在掃描機翼蒙皮的時間和將機翼蒙皮附著于翼肋部件的時間之間變化。例如，當運輸至機翼部件存在的位置時、當相對于翼肋部件放置時、當從用于控制機翼蒙皮的吸盤或其它止動裝置上釋放時和/或在機翼蒙皮附著于翼肋的剪切連接件期間，機翼蒙皮可彎曲或撓曲。
[0007]因此，機翼蒙皮的最終形狀和從而與翼肋部件的表面配接的機翼蒙皮的柔性表面的最終形狀可不同于掃描儀確定的形狀。結(jié)果，空隙在形狀上可不同，并且填充這些空隙所需的填隙片可與預(yù)測的填隙片不同?？赡苄枰匦录庸ぬ钕镀赡苄枰圃煨碌奶钕镀?，或二者皆有。執(zhí)行這些類型的操作可超出預(yù)期地增大需要制造機翼的總體時間、成本和努力。因此，具有考慮上面所討論問題中的至少一些以及其它可能的問題的方法和設(shè)備將會是期望的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在一個說明性實施方式中，設(shè)備包括表面模型發(fā)生器和分析器。表面模型發(fā)生器生成表面的第一表面模型和柔性表面的第二表面模型。所述表面和柔性表面被配接以形成配接的表面和配接的柔性表面。分析器使用第一表面模型和第二表面模型執(zhí)行結(jié)構(gòu)分析以確認配接的柔性表面的預(yù)測的最終形狀。配接的柔性表面的預(yù)測的最終形狀被用于形成若干填料構(gòu)件以填充配接的表面和配接的柔性表面之間的若干間隙。
[0009]在另一個說明性實施方式中，預(yù)測系統(tǒng)包括表面測量系統(tǒng)、表面模型發(fā)生器、分析器和填料模型發(fā)生器。表面測量系統(tǒng)生成剛性表面的第一數(shù)據(jù)和柔性表面的第二數(shù)據(jù)。剛性表面和柔性表面被配接以成為配接的剛性表面和配接的柔性表面。表面模型發(fā)生器使用第一數(shù)據(jù)生成剛性表面的第一表面模型并使用第二數(shù)據(jù)生成柔性表面的第二表面模型。分析器使用第一表面模型和第二表面模型執(zhí)行結(jié)構(gòu)分析以在選定的容差范圍內(nèi)確定配接的柔性表面的預(yù)測的最終形狀。填料模型發(fā)生器從配接的柔性表面的預(yù)測的最終形狀上減去配接的剛性表面的形狀以確定若干間隙的三維形狀信息。基于該三維形狀信息，填料模型發(fā)生器生成待用于填充存在于配接的剛性表面和配接的柔性表面之間的若干間隙的若干填料構(gòu)件的若干填料模型。
[0010]在還另一個說明性實施方式中，提供了形成若干填料構(gòu)件的方法。生成表面的第一表面模型和柔性表面的第二表面模型。所述表面和柔性表面被配接以形成配接的表面和配接的柔性表面。使用第一表面模型和第二表面模型執(zhí)行結(jié)構(gòu)分析以確定配接的柔性表面的預(yù)測的最終形狀。使用配接的柔性表面的預(yù)測的最終形狀形成若干填料構(gòu)件以填充配接的表面和配接的柔性表面之間的若干間隙。
[0011]特征和功能可在本公開內(nèi)容的各種實施方式中被獨立地實現(xiàn)，或可在仍其它實施方式中組合，其中根據(jù)下列描述和附圖可明白進一步的細節(jié)。
【附圖說明】
[0012]認為是說明性實施方式的特性的新特征被陳述在附帶的權(quán)利要求中。然而，當連同附圖一起閱讀時，參考下列本公開內(nèi)容的說明性實施方式的詳細描述，將最好地理解說明性實施方式及其優(yōu)選的應(yīng)用模式、進一步的目標和特征，其中:
[0013]圖1是根據(jù)說明性實施方式的制造環(huán)境和分析環(huán)境的框圖形式示意圖；
[0014]圖2是根據(jù)說明性實施方式的飛行器的示意圖；
[0015]圖3是根據(jù)說明性實施方式的一部分機翼的分解示意圖；
[0016]圖4是根據(jù)說明性實施方式的翼肋部件中的翼肋的等距視圖；
[0017]圖5是根據(jù)說明性實施方式的翼肋的前視示意圖；
[0018]圖6是根據(jù)說明性實施方式的第一表面模型和第二表面模型的示意圖；
[0019]圖7是根據(jù)說明性實施方式的相對彼此定位的第一表面模型和第二表面模型的示意圖；
[0020]圖8是根據(jù)說明性實施方式的若干三維形狀的前視示意圖；
[0021]圖9是根據(jù)說明性實施方式的被加工形成填料構(gòu)件的工件的示意圖；
[0022]圖10是根據(jù)說明性實施方式的形成若干填料構(gòu)件的過程的流程圖形式的示意圖；
[0023]圖11是根據(jù)說明性實施方式的形成若干填料構(gòu)件的更詳細過程的流程圖形式的示意圖；
[0024]圖12是根據(jù)說明性實施方式的為飛行器的機翼形成若干填隙片的過程的流程圖形式的示意圖；
[0025]圖13是根據(jù)說明性實施方式的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的框圖形式的示意圖；
[0026]圖14是根據(jù)說明性實施方式的飛行器制造和使用方法的框圖形式的示意圖；
[0027]圖15是在其中可實施說明性實施方式的飛行器的框圖形式的示意圖；和
[0028]圖16是在其中可實施說明性實施方式的管理系統(tǒng)的框圖形式示意圖。
【具體實施方式】
[0029]說明性實施方式認識和考慮不同的考慮因素。例如，說明性實施方式認識和考慮到具有預(yù)測填充已經(jīng)配接的兩個表面之間的空隙所需的填隙片的形狀的方法可能是期望的，其中這些表面中的至少一個是柔性表面。具體地，說明性實施方式認識和考慮到以期望水平的精確度預(yù)測這些形狀可能是期望的。通過更精確地預(yù)測填隙片的形狀，填隙片在安裝前可在非現(xiàn)場制造。進一步地，在這些填隙片安裝期間可能需要執(zhí)行重新加工的數(shù)量可減少，并且一旦片填隙過程已經(jīng)開始，制造新的填隙片的需求可減少。
[0030]說明性實施方式還認識和考慮到使預(yù)測性片填隙的過程至少部分地自動化以減少測量將被填隙片填充的空隙所需的操作人員的數(shù)量可以是期望的。進一步地，使預(yù)測性片填隙的過程自動化可減少執(zhí)行填隙任務(wù)所需的總體時間、成本、材料和努力。
[0031]例如，說明性實施方式認識和考慮到具有可為將需要的填隙片生成模型的預(yù)測系統(tǒng)可能是期望的。進一步地，具有能夠基于填隙片的模型制造這些填隙片的自動化制造系統(tǒng)可能是期望的，以便以期望水平的精確度按模型指定制造填隙片。
[0032]因此，說明性實施方式提供了用于預(yù)測填充配接的表面之間的間隙所需的填料構(gòu)件的形狀的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。具體地，結(jié)構(gòu)分析可用于預(yù)測這些填料構(gòu)件的形狀?？墒褂美绲幌抻谟邢拊治?FEA)執(zhí)行結(jié)構(gòu)分析。
[0033]在一個說明性實施方式中，系統(tǒng)包括表面測量系統(tǒng)、表面模型發(fā)生器、分析器和填料模型發(fā)生器。表面測量系統(tǒng)生成剛性表面的第一數(shù)據(jù)和柔性表面的第二數(shù)據(jù)，其中剛性表面和柔性表面將被配接以形成配接的剛性表面和配接的柔性表面。表面模型發(fā)生器使用第一數(shù)據(jù)生成剛性表面的第一表面模型并使用第二數(shù)據(jù)生成柔性表面的第二表面模型。分析器使用第一表面模型、第二表面模型和若干因素執(zhí)行有限元分析以確定配接的柔性表面的預(yù)測的最終形狀。填料模型發(fā)生器使用此預(yù)測的最終形狀形成填料以填充配接的剛性表面和配接的柔性表面之間的間隙。填料可由許多例如填隙片的填料構(gòu)件組成。
[0034]現(xiàn)在參閱附圖，具體地，參看圖1，根據(jù)說明性實施方式以框圖的形式描繪了制造環(huán)境和分析環(huán)境的示意圖。圖1中描繪了制造環(huán)境100和分析環(huán)境101。在此說明性實例中，制造環(huán)境100是在其中可制造物體102的環(huán)境的實例。
[0035]可至少使用第一組件104和第二組件106制造物體102。許多其它組件也可用于形成物體102。第一組件104具有第一表面108且第二組件106具有第二表面110。如本文中使用的“表面”可以是由多個表面構(gòu)成的連續(xù)表面或不連續(xù)表面。
[0036]第二組件106可被附著于第一組件104，使得第二組件106的第二表面110與第一組件104的第一表面108配接。具體地，可使用配接過程112配接第一組件104的第一表面108和第二組件106的第二表面110。
[0037]配接過程112可包括許多被配置為物理地將第二組件106附著于第一組件104的操作，使得第二組件106的第二表面110與第一組件104的第一表面108配接。例如但不限于，配接過程112可包括固定、結(jié)合、安裝、焊接、緊固、銷住、縫合、裝訂、捆扎、膠合或?qū)⒌谝唤M件104和第二組件106附著在一起的其它方式中的至少一種。
[0038]如本文中使用的，當與一系列項目一同使用時，短語“……中的至少一個””意為可使用所列的項目中的一個或多個的不同組合，并且可能只需要列表中的項目的一個。項目可以是具體的物體、事情、動作、過程或范疇。也就是說，“……中的至少一個”意為可使用來自列表的項目的任何組合或若干項目，但不是需要列表中的全部項目。
[0039]例如，“項目A、項目B和項目C中的至少一個”可意為項目A ;項目A和項目B ;項目B ;項目A、項目B和項目C ;或項目B和項目C。在一些情況下，“項目A、項目B和項目C中的至少一個”可意為例如但不限于兩個項目A、一個項目B和十個項目C ;四個項目B和七個項目C ;或一些其它合適的組合。
[0040]第一組件104或第二組件106中的至少一個可以是柔性的，使得組件的相應(yīng)表面是柔性表面。以這種方式，第一表面108或第二表面110中的至少一個可以是柔性表面。以這種方式，可以是第一表面108的表面可與可以是第二表面110的柔性表面配接以形成配接的表面和配接的柔性表面。在一些情況下，第一表面108可以是剛性表面。
[0041]作為一個說明性實例，第一組件104是剛性的，使得第一組件104的第一表面108也是剛性的。具體地，第一表面108采用剛性表面109的形式。第一組件104可能不能以選定的容差范圍外的方式被彎曲、變形或撓曲。結(jié)果，剛性表面109的形狀在選定的容差范圍外可能不是可改變的。
[0042]相反，第二組件106是柔性的，使得第二組件1