【摘要】：本文對基于振鏡掃描的激光三維投影系統(tǒng)進行了研究。從激光掃描投影技術(shù)出發(fā),研究振鏡掃描式激光三維投影系統(tǒng)組成、工作原理和工作流程。對投影激光束的偏轉(zhuǎn)掃描實現(xiàn)、振鏡偏轉(zhuǎn)掃描與投影坐標的關(guān)系進行了分析,并進一步研究了振鏡掃描式激光三維投影系統(tǒng)進行1:1數(shù)模投影的校準模型。然后,基于布爾沙-七參數(shù)建模法對投影系統(tǒng)校準算法進行了建模分析,在求解目標定位點投影坐標的基礎(chǔ)上,通過牛頓迭代法、奇異值分解法和羅德里格矩陣法等算法,實現(xiàn)了校準模型的精確求解,確定了投影實驗系統(tǒng)與投影目標之間的相對位置關(guān)系。在理論研究的基礎(chǔ)上,完成了針對數(shù)字板卡控制的振鏡掃描式激光三維投影系統(tǒng)搭建,包括投影系統(tǒng)的主要組件的分析與選型、系統(tǒng)硬件的布局與搭建、軟件控制激光掃描投影的實現(xiàn)等。最后,利用投影樣板進行了標準圖形投影實驗和投影圖形精度驗證實驗,驗證了所研究激光掃描投影技術(shù)。
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN249
【圖文】：

現(xiàn)代飛機的零件連接主要以鉚接為主，傳統(tǒng)鉚接工藝在孔位定位過程中多以定位或工裝來確定孔位的位置，這種方式不僅導致孔位精度不高而且非常耗時。另一，由于長時間的使用，定位模板磨損嚴重，精度得不到保證。美國利用激光掃描技術(shù)，率先在 F15 戰(zhàn)斗機上實現(xiàn)了高精度激光輔助孔位定位，如圖 1.1 所示，利用投影定位系統(tǒng)投影掃描激光線束到工作面上，準確指示鉚釘孔位的樣式和位置，人員以此為指示進行制鉚工作，提高了裝配精度；在飛機的自由曲面蒙皮工作中位定位中，利用激光投影定位系統(tǒng)，將鉚釘孔按照 CAD 數(shù)模進行精確投影，實現(xiàn)由曲面上的高精度孔位定位。在飛機裝配過程中，如圖 1.2 所示，利用激光投影定統(tǒng)，依據(jù)設(shè)計的數(shù)模，以激光線條的形式將三維輪廓線投影到安裝位置，替代傳配定位中采用劃線定位、按基準工件定位、裝配孔定位等方法，操作人員只需將件實物與所投影的激光輪廓線重合即可，實現(xiàn)了精確定位。在 F-35 戰(zhàn)機制造過程除了在以上方面用到了激光掃描投影定位技術(shù)，還將該技術(shù)用在了機身表面隱身的定位噴涂過程中，如圖 1.3 所示。波音 777 采用激光掃描投影定位技術(shù)對蒙皮的進行形狀定位和信息的指引，如圖 1.4 所示。

飛機對接裝配的激光投影定位

圖 1.3 美國 F35 戰(zhàn)斗機隱身涂層噴涂中的激光投影定位系統(tǒng)圖 1.4 波音 777 飛機發(fā)動機復(fù)材艙罩制作中的激光掃描投影技術(shù)現(xiàn)狀開始，基于振鏡掃描的各類系統(tǒng)在中國開始得到廣泛應(yīng)用。但影系統(tǒng)在國內(nèi)的研究仍處于起步階段[10]，而各航空制造公司所光投影定位類設(shè)備都依賴進口。目前，振鏡式掃描系統(tǒng)在國內(nèi)光加工等領(lǐng)域，國內(nèi)部分高校針對振鏡式掃描的許多相關(guān)技術(shù)其它應(yīng)用場景像激光焊接、激光快速成形等系統(tǒng)的工作原理、

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本文編號：2806730