具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

一种飞机壁板的在线超声测量方法，包括以下步骤：

在线超声测量，超声泛能量分析与嵌入式信息融合单元对超声在线测量装置发出测量指令和控制指令，所述超声在线测量装置对待测飞机壁板的厚度及反射的超声能量进行在线测量和能量采集，同步地得到测厚数据和超声反射能量；所述超声能量包括表现为漫反射的第一超声波能量和具有鲜明回波反射特征的第二超声波能量；

数据处理，所述超声反射能量被反馈给超声泛能量分析与嵌入式信息融合单元，所述第一超声波能量以暗信息或灰信息形式被处理成第一超声波数据，所述第二超声波能量被处理成第二超声波数据，即测厚数据。第一超声波数据和第二超声波数据分别被反馈给超声泛能量分析与嵌入式信息融合单元进行数据处理，经过数据处理，并结合数控测量平台的坐标位置信息，即可兼得飞机壁板的壁厚信息、及飞机壁板内形凸凹台边缘位置的数据信息。

本实施例飞机壁板的在线超声测量方法，在传统的第二类测量与加工的方法的基础上创造性地引入超声泛能量分析的思想。即，将在传统超声测量当中存在的、被认为无效的漫反射的第一超声波能量，以暗信息或灰信息形式纳入到超声测量的感知体系当中，使得以嵌入式系统为主体的超声泛能量分析与嵌入式信息融合单元不仅可采集具有鲜明反射回波特征的第二超声波能量，第二超声波能量即测厚数据。而且还可采集不具有鲜明反射回波特征的第一超声能量，即因被测材料表面与超声换能器测头面不平行或其法向不同轴所造成的超声波漫反射能量。本实施例飞机壁板的在线超声测量方法以测量飞机壁板为例，具体的，如图4所示，对于图4所示的飞机壁板内形凸台边缘位置的在线超声测量与精准定位，传统的解决思路是以简单的测厚操作获取飞机壁板的厚度变化数据，通过直接对比测厚数据的方法判断飞机壁板内形凸台的边缘位置。该方法虽看似可行，但却存在着测量方面的较大误差及定位精度上的不稳定性问题。其原因在于图4中的超声测量装置在获取飞机壁板的厚度变化数据时，无论是按正展向移动测量，还是按负展向移动测量，要试图得到足以判断飞机壁板内形凸台的边缘位置关键数据，都必须要完成一个对飞机壁板内形凸台附近的由薄到厚或由厚到薄的测量过程。正是这一飞机壁板内形厚度的变化，形成了如图4所示的超声能量的漫射面。反射第一超声能量的漫射面与超声换能器测头面的严重不平行或其法向不同轴，无疑将造成测厚数据的紊乱性误差，甚至于完全丢失测厚信息；如此则将使得飞机壁板内形凸台边缘位置的超声测量出现严重的精度和稳定性问题。本实施例的不同之处在于，在数控平台加工飞机壁板时，通过在数控平台中嵌入超声泛能量分析与嵌入式信息融合单元，在飞机壁板内形凸台边缘位置的在线超声测量与精准定位过程中不仅获取飞机壁板的测厚数据，而且还要对反射的超声能量(包括来自正反射面和漫反射面的超声反射能量)进行采集、分析、处理和评估，特别是对于图4当中的超声能量漫射面的第一超声波能量进行分析与处理。以被测型面反射的超声能量强度而论，在超声能量的漫射面上，由于能量漫射的原因，超声测量换能器虽难以获取足以确定测量厚度的回波信息；但在整个超声能量的漫射面上，超声测量换能器所采集到的超声能量强度是随着漫射面的曲率大小而呈现强弱变化的，由此即形成了以超声能量强度为标志的数字化灰信息和暗信息。对应于图2所示的飞机壁板厚度变化区域的超声测量过程，其超声回波能量分布如图5所示。其中示意的五个超声能量反馈位置，除位置3外，其他几处都有着鲜明的超声测厚回波反馈信号，而位置3则正是处于内形厚度变化的临界线上。在此位置上虽不能够得到明确的测厚信息，但对于超声波的反射能量而言，尽管其由于散射的原因衰减很大，却是仍然可以经采集获得。通过实验验证发现，当图4所示的测量定位过程按正展向进行时，所要得到的飞机壁板内形凸台边缘高点位置，正是处于超声测量换能器所采集到的超声反射能量强度由强渐弱又突然增强的拐点位置上。而当图4所示的测量定位过程按负展向进行时，所要得到的飞机壁板内形凸台边缘高点位置，则处于超声反射能量强度由强转弱的拐点位置上。将以上对超声泛能量的分析处理结果，融合于数控运动平台的高精度定位信息，即可实现对飞机壁板内形轮廓位置的在线超声测量与精准定位。

相对于现有技术中的第一类测量与加工方法及第二类测量与加工的方法，本实施飞机壁板的在线超声测量方法，既可以精准的得到飞机壁板的厚度数据，也可以实时采集飞机壁板的超声波反射能量信息，能够实现对飞机壁板内形凸台等位置精准的在线测量和精准定位。不仅可以按照测厚数据进行简单的内形轮廓判断测量，而且还可通过采集第一超声波能量和第二超声波能量，并分析其强度分布与变化趋势，进行复杂的飞机壁板内形轮廓的识别定位与测量。本实施例的飞机壁板的在线超声测量方法，将行之有效地解决因超声波的漫射面与超声测头面的不平行或其法向不同轴所造成的测量与定位数据的紊乱性问题。本实施例飞机壁板的在线超声测量方法可广泛地适用于高铁、汽车、舰船等制造领域。

本实施例中，作为上述技术方案的进一步改进，于在线测量步骤中，本方案还可采用电磁超声测量装置进行在线电磁超声测量。由于电磁超声测量是一种可非接触进行的超声测量方式，故其可彻底抛弃传统在线超声测量所附带的、复杂笨重的水基耦合剂供配与回收系统，使在线超声测量与精准定位系统更轻便。另因其具有倾斜冗余的特点，使得在线自动测量时，即使被测零件存在一定的变形、测量接触位置和接触法向发生有限偏离时，也能够正确无误地采集到飞机壁板内形凸台的超声反射能量和精准定位信息，从而可进一步保证飞机壁板内形在线超声测量与精准定位的可靠性与稳定性。

为解决以立式悬挂姿态对飞行器飞机壁板类零件进行超声测量时所存在的水基耦合剂接触不良问题，在本实施例中，作为上述技术方案的进一步改进，于在线测量步骤中，在测量状态下，触发预设时间或预设条件时，通过定量灌注装置对飞机壁板测量处的超声测量换能器灌注水基耦合剂。还对超声测量换能器增设加装吸水或保水材料等技术措施，以保证每次灌注的水基耦合剂之水基耦合作用足以完成一个对飞机壁板进行超声在线测量与精确定位的完整过程。本实施例飞机壁板的在线超声测量方法中，还设计加装使数控平台与超声测量换能器相结合具有伸缩和导向功能的在线超声测量工装，以保证在超声测量与定位过程中飞行器壁板与超声测量换能器间的法向接触效果。从而有助于提高飞机壁板内形在线测量与定位的精度。

本实施例中，作为上述技术方案的进一步改进，所述超声测量换能器和所述超声泛能量分析与嵌入式信息融合单元之间设有电磁绝缘装置，以杜绝数控制造现场的电磁干扰通过水基耦合物对测量与定位精度造成不利影响。

第二方面，本发明还提供了一种飞机壁板的加工方法，其采用的技术方案如下：

一种飞机壁板的加工方法，包括以下步骤：

测量飞机壁板壁厚与采集超声波反射能量，采用如上述的飞机壁板的在线超声测量方法得到飞机壁板壁厚及获得指定时间内的超声反射能量；

加工飞机壁板，所述超声泛能量分析与嵌入式信息融合单元将飞机壁板壁厚数据与超声反射能量强度数据发送给数控平台，所述数控平台根据接收到的飞机壁板壁厚数据将未成品飞机壁板加工成成品飞机壁板。在加工飞机壁板的具体实施例中，数控平台的全称为飞机壁板加工与装配运动控制平台，计算机的全称为远程数据信息处理器(直接与现场系统联网的通用计算机)。

本实施例飞机壁板的加工方法中的测量飞机壁板壁厚与采集超声反射能量强度数据步骤也具有上述优点，在此不再赘述。在得到了准确的飞机壁板壁厚数据与超声反射能量强度数据的基础上，数控平台能够加工出精度更高的成品飞机壁板，本实施例飞机壁板的加工方法可广泛地适用于高铁、汽车、舰船等制造领域。

本实施例中，作为上述技术方案的进一步改进，所述加工飞机壁板步骤中，所述嵌入式信息融合单元通过现场关联信息将飞机壁板壁厚数据与超声反射能量强度数据发送给数控平台。

本实施例中，作为上述技术方案的进一步改进，所述加工飞机壁板步骤中，所述数控平台通过计算机远程控制加工飞机壁板。

本实施例中，作为上述技术方案的进一步改进，所述计算机通过远程关联信息远程控制数控平台加工飞机壁板。将在线采集的飞机壁板零件内形轮廓厚度信息与超声反射能量强度数据及精确定位信息，经远程关联信息与现场关联信息相融合。超声泛能量分析与嵌入式信息融合单元可将感知到的飞机壁板内形轮廓厚度信息与超声反射能量强度数据、经超声泛能量分析获得的边缘位置信息，及来自超声漫射面、由变化不定的超声反射能量形成的灰信息或暗信息进行深度数据处理。通过与既有的加工数据模型进行比较、分析和评估，以最终确定对飞机壁板内形的超声测量结果。在计算机的控制下，通过数控平台将未成品飞机壁板加工成成品飞机壁板。

基于上述具体实施方式的结合，请再次参照图6，本实施例飞机壁板的加工方法如图6所示。图6中的超声泛能量分析与嵌入式信息融合单元是整个系统中的的核心控制处理装置。在飞机壁板内形的在线超声测量与精准定位过程中，该核心单元根据来自飞机壁板加工与装配数控系统和远程计算机的现场关联信息、远程关联信息(包括：操作控制信息、系统状态信息等)及自身的软硬件状态信息，决定进行飞机壁板的在线超声测量方法(包括：运动控制信息与测量控制指令的关系、采集超声测量信息的节奏和步距、耦合剂补充当量与时机、反馈测厚数据与超声能量的匹配等)。数控编程系统按照既有的设计数据模型对飞机壁板进行在线数控超声测量的轨迹编程。数控平台将按编程轨迹运行，实时在线地采集飞机壁板内形轮廓的厚度信息与超声反射能量强度数据及精确定位的感知信息。借助于数据关联网络和远程数据信息处理系统，图6所示的在线超声测量系统将感知到的飞机壁板内形轮廓厚度信息、经超声泛能量分析获得的边缘位置信息，及来自超声漫射面、由变化不定的超声反射能量形成的灰信息或暗信息与数控平台的控制信息相融合，并进行深度的综合数据处理。在对照既有加工数据模型进行比较、分析和评估的基础上，获得对飞机壁板内形的数字化超声测量结果。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。