光学影像仪赋能航天器微米级精度制造

2025.12.24

  新一代航天器结构件对尺寸公差提出≤±2μm的严苛要求,传统接触式量仪已无法满足。最新部署的高倍率光学影像测量系统通过亚像素边缘提取与AI畸变校正算法,将航天铝合金舱段的轮廓度检测效率提升3倍,单批次测量重复性误差稳定在0.8μm以内,为后续激光焊接与铆接工序提供实时闭环数据。

  系统采用4200万像素全局快门CMOS与低相干LED同轴光,可在30°倾角范围内捕捉深腔特征,配合0.1μm分辨率光栅尺,实现曲率半径R0.2mm微弧面的非接触扫描;内置的多元传感融合模块同步采集高度、厚度与孔位信息,一次性完成壁厚仅0.5mm的蜂窝夹层三维比对,将原本需要三工位分散检测的工序压缩至45秒。

  针对航天级碳纤维复材易形变难题,设备引入动态温度补偿模型,通过红外实时采样将热膨胀系数修正到10⁻⁷/℃量级,确保在22℃±0.3℃的洁净间内,长1200mm桁架的长度测量漂移<0.5μm;同时,自动偏振滤光技术消除织物反光,使纤维铺层角度测量精度提升至0.05°,满足火箭整流罩气动外形严苛容差。

  产线集成方面,测量系统通过GigE Vision协议与MES无缝对接,检测结果即时生成符合GB/T 19096-2020的Q-DAS报告,关键尺寸超差可触发同坐标激光打标,实现不合格品自动剔除;实测数据显示,该方案使航天器舱段装配一次合格率从92%提升至99.3%,单颗卫星制造周期缩短7天,直接降低发射成本约1200万元。

  随着商业星座加速部署,微米级光学影像测量已成为航天制造的核心基础设施,其非接触、高通量、全数据可追溯的特性,为未来重型火箭、可重复使用飞行器的批量精密制造提供了可复制的质量范式。

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