一、引言
起落架深孔型腔（深度超 1000mm、直径 50 - 150mm）的内轮廓精度直接影响飞机起落架的装配强度与疲劳寿命。传统测量方法如接触式探针测量难以获取复杂型腔的全轮廓数据，工业 CT 检测对微小缺陷识别能力不足。激光频率梳 3D 轮廓检测技术凭借长量程、纳米级精度特性，为起落架深孔型腔内轮廓的精密测量提供了创新解决方案。
二、传统测量方法的局限性
（一）接触式测量的缺陷
内径千分尺测量需人工逐点采样，对于带台阶或凹槽的深孔型腔，单次测量耗时超 3 小时，且探头在深孔中易因弯曲产生 ±0.1mm 的直径偏差。机械臂式接触测量虽能自动化，但面对型腔复杂曲面时，探针无法完全贴合内壁，导致轮廓数据缺失率超 20%。
（二）非接触式测量的瓶颈
工业 CT 检测受限于射线穿透能力，对厚度超 200mm 的起落架结构件，图像分辨率降至 0.5mm，无法识别≤0.3mm 的内壁缺陷。激光三角法在深孔型腔内受漫反射与多路径效应影响，测量距离超过 800mm 时，轮廓坐标误差达 ±0.2mm，难以满足起落架装配要求。
三、激光频率梳检测系统原理与架构
（一）硬件系统构成
检测系统由飞秒激光频率梳光源（重复频率 50MHz，相干长度＞3m）、光纤传导内窥模块（直径 28mm，工作距离 0 - 3.5m）、六轴机械臂（定位精度 ±0.01mm）及相位干涉探测器组成。特制的长焦深复合光学镜头（视场角 65°）配合光束整形技术，可实现深孔型腔内表面的均匀照明与高精度聚焦。
（二）测量原理
基于光频梳相干测距与飞行时间融合原理，发射的飞秒脉冲序列经分束器分为测量光与参考光。测量光通过光纤传导至型腔内壁，反射光与参考光在探测器处产生干涉，通过频域分析获取纳秒级时间差 Δt，利用公式d = c \cdot \Delta t / 2计算测点距离。结合六轴机械臂的螺旋扫描轨迹，构建内轮廓三维点云，轴向测量精度达 ±10μm，径向精度达 ±5μm。
四、深孔型腔内轮廓测量方法
（一）分层自适应扫描策略
针对带台阶、凹槽的复杂型腔，采用 500mm 分层扫描方式：先以 10mm 层间距进行粗扫描，通过深度学习算法（YOLOv5）识别型腔特征结构，再以 0.05mm 步长对关键区域（如台阶过渡处、退刀槽）进行精扫描。当深孔轴线偏移＞0.3mm 时，机械臂启动动态补偿机制，确保扫描轨迹与孔轴线同轴度误差＜0.015mm。
（二）多物理场数据融合算法
开发光强 - 相位 - 温度 - 振动四场融合算法：通过 1030nm/1550nm 双波长激光解算相位歧义，利用反射光强分布识别油污区域；引入温度传感器（精度 ±0.1℃）补偿温漂对光速的影响，结合振动传感器（采样频率 10kHz）抑制环境振动干扰。采用双边滤波与形态学滤波组合去噪，通过 RANSAC 算法拟合型腔特征线，实现圆度、圆柱度等形位公差的高精度评估（误差＜30nm）。
五、实验验证与应用
（一）起落架支柱型腔检测
对某型客机起落架支柱深孔型腔（直径 120mm，深度 2500mm，含 3 处台阶结构）进行检测，螺旋扫描（螺距 0.3mm）获取点云密度 15 点 /mm²。检测结果显示，台阶面平面度误差≤0.02mm，台阶高度差测量误差≤0.015mm，较传统机械臂测量效率提升 20 倍，成功识别出 2 处≤0.15mm 的内壁磨削烧伤缺陷。
（二）缓冲器安装腔检测
在起落架缓冲器安装腔（直径 80mm，深度 1800mm，带退刀槽）检测中，采用分区扫描（分 6 个区域），公共特征点配准误差＜20μm。测量显示，退刀槽圆角半径误差≤0.03mm，腔壁与安装面的垂直度误差≤0.008°，检测时间从传统方法的 4 小时缩短至 30 分钟，满足疲劳试验件的高精度检测需求。
（三）应力集中区域精细测量
针对起落架型腔应力集中区（如油孔连接处），启用局部放大扫描（扫描步长 0.02mm）。在某型起落架大修检测中，捕捉到油孔边缘≤30μm 的微裂纹，该裂纹会导致应力集中系数增加 12%，为结构疲劳寿命评估提供了关键数据支撑。
六、技术优势分析
该检测方法在起落架深孔型腔内轮廓测量中具有显著优势：非接触测量避免了硬铬镀层等易损伤表面的磨损，适用于起落架大修后的复检测量；长量程与纳米级精度结合（0 - 3.5m 测量范围，±5μm 径向精度），可完整获取复杂型腔的全轮廓数据；三维轮廓与有限元分析的深度融合，能直接评估内轮廓误差对起落架承载性能的影响。在深径比＞25 的极端型腔检测中，效率较传统方法提升 25 倍以上，为飞机起落架的制造与维修提供了核心检测技术保障。
激光频率梳3D光学轮廓测量系统简介：
20世纪80年代，飞秒锁模激光器取得重要进展。2000年左右，美国J.Hall教授团队凭借自参考f-2f技术，成功实现载波包络相位稳定的钛宝石锁模激光器，标志着飞秒光学频率梳正式诞生。2005年，Theodor.W.Hänsch（德国马克斯普朗克量子光学研究所）与John.L.Hall（美国国家标准和技术研究所）因在该领域的卓越贡献，共同荣获诺贝尔物理学奖。
系统基于激光频率梳原理，采用500kHz高频激光脉冲飞行测距技术，打破传统光学遮挡限制，专为深孔、凹槽等复杂大型结构件测量而生。在1m超长工作距离下，仍能保持微米级精度，革新自动化检测技术。
核心技术优势
①同轴落射测距：独特扫描方式攻克光学“遮挡”难题，适用于纵横沟壑的阀体油路板等复杂结构；
（以上为新启航实测样品数据结果）
②高精度大纵深：以±2μm精度实现最大130mm高度/深度扫描成像；
（以上为新启航实测样品数据结果）
③多镜头大视野：支持组合配置，轻松覆盖数十米范围的检测需求。
（以上为新启航实测样品数据结果）
