本文關(guān)鍵詞：飛機(jī)裝配中大尺寸測(cè)量場(chǎng)的建立與優(yōu)化技術(shù)

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【摘要】：在飛機(jī)數(shù)字化裝配系統(tǒng)中,大尺寸測(cè)量系統(tǒng)的精度是決定飛機(jī)最終裝配質(zhì)量的重要因素。在飛機(jī)裝配過程中,由于受到飛機(jī)部件和裝配工裝的限制,單臺(tái)激光跟蹤儀無法完成對(duì)所有目標(biāo)點(diǎn)的測(cè)量,需要采用多臺(tái)激光跟蹤儀協(xié)同工作的方式來構(gòu)建覆蓋整個(gè)裝配空間的測(cè)量網(wǎng)絡(luò)。不同激光跟蹤儀的測(cè)量數(shù)據(jù)相互獨(dú)立,因此必須構(gòu)建具有統(tǒng)一基準(zhǔn)的大尺寸測(cè)量場(chǎng)來融合所有的測(cè)量數(shù)據(jù)。本文對(duì)飛機(jī)裝配中大尺寸測(cè)量場(chǎng)的構(gòu)建、精度評(píng)價(jià)和系統(tǒng)配置優(yōu)化方法進(jìn)行了深入地研究,為現(xiàn)代飛機(jī)裝配提供可靠的精度保證。介紹大尺寸測(cè)量系統(tǒng)在飛機(jī)裝配系統(tǒng)中的重要作用。對(duì)大尺寸測(cè)量場(chǎng)的構(gòu)建原理和方法,即激光跟蹤儀轉(zhuǎn)站技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的闡述。詳細(xì)地介紹SVD分解法、正交矩陣法和四元數(shù)法等三種最常用的轉(zhuǎn)站參數(shù)求解算法。從理論上分析激光跟蹤儀轉(zhuǎn)站過程中的誤差傳遞過程,建立激光跟蹤儀轉(zhuǎn)站參數(shù)誤差傳遞模型和大尺寸測(cè)量場(chǎng)的誤差估計(jì)模型。該誤差模型揭示ERS點(diǎn)的配置和激光跟蹤儀對(duì)ERS點(diǎn)的測(cè)量誤差對(duì)轉(zhuǎn)站誤差的影響。基于該模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)轉(zhuǎn)站參數(shù)誤差和大尺寸測(cè)量場(chǎng)的測(cè)量誤差的不確定度的評(píng)定。最后通過蒙特卡洛仿真方法對(duì)本章所提出的誤差模型進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)大尺寸測(cè)量系統(tǒng)的布局和配置進(jìn)行詳細(xì)分析。首先,提出一組轉(zhuǎn)站參數(shù)誤差靈敏系數(shù)作為評(píng)價(jià)ERS點(diǎn)布局的指標(biāo),并據(jù)此深入分析ERS點(diǎn)的幾何布局、ERS點(diǎn)空間包絡(luò)體積、ERS點(diǎn)的數(shù)量以及ERS點(diǎn)新布局相對(duì)于裝配坐標(biāo)系的位置和方向?qū)D(zhuǎn)站參數(shù)誤差的影響�；谏鲜龇治鼋Y(jié)果,總結(jié)ERS點(diǎn)布局設(shè)計(jì)的指導(dǎo)原則,并提出一種裝配現(xiàn)場(chǎng)的ERS點(diǎn)選擇優(yōu)化方法。其次,提出一種在帶幾何位置約束的以轉(zhuǎn)站參數(shù)誤差不確定度最小為目標(biāo)的激光跟蹤儀位置優(yōu)化方法,并通過實(shí)例驗(yàn)證該優(yōu)化方法的有效性。對(duì)由于裝配現(xiàn)場(chǎng)溫度變化引起的ERS點(diǎn)位移對(duì)轉(zhuǎn)站精度的影響進(jìn)行分析。提出一種基于各向異性熱變形原理的激光跟蹤儀轉(zhuǎn)站精度補(bǔ)償方法,該方法通過迭代的方式對(duì)ERS點(diǎn)在飛機(jī)裝配平臺(tái)長寬高三個(gè)方向上的熱變形位移分別進(jìn)行補(bǔ)償。裝配實(shí)例證明各向異性熱變形補(bǔ)償方法比傳統(tǒng)的熱變形補(bǔ)償方法具有更高的補(bǔ)償精度。
【關(guān)鍵詞】：飛機(jī)數(shù)字化裝配 數(shù)字化測(cè)量 大尺寸測(cè)量場(chǎng) 測(cè)量不確定度估計(jì) 激光跟蹤儀轉(zhuǎn)站 轉(zhuǎn)站參數(shù)誤差傳遞模型 ERS點(diǎn)布局 激光跟蹤儀位置配置 誤差靈敏系數(shù) 各向異性熱變形補(bǔ)償
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V262.4
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 本文使用的主要符號(hào)10-15
• 第一章 緒論15-37
• 1.1 引言15-16
• 1.2 飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀16-19
• 1.2.1 國外飛機(jī)裝配技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.2.2 國內(nèi)飛機(jī)裝配技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀17-19
• 1.3 飛機(jī)數(shù)字化裝配若干關(guān)鍵技術(shù)19-24
• 1.3.1 大尺寸數(shù)字化測(cè)量技術(shù)20-21
• 1.3.2 數(shù)字化調(diào)姿定位和對(duì)接系統(tǒng)21-22
• 1.3.3 自動(dòng)化鉆鉚技術(shù)22-24
• 1.4 大尺寸測(cè)量系統(tǒng)的精度與配置研究現(xiàn)狀24-33
• 1.4.1 激光跟蹤測(cè)量技術(shù)24-26
• 1.4.2 大尺寸測(cè)量系統(tǒng)精度研究現(xiàn)狀26-32
• 1.4.3 大尺寸測(cè)量系統(tǒng)配置研究現(xiàn)狀32-33
• 1.5 論文選題背景與內(nèi)容框架33-37
• 第二章 大尺寸測(cè)量場(chǎng)的構(gòu)建原理和方法37-53
• 2.1 引言37
• 2.2 大尺寸測(cè)量場(chǎng)概述37-42
• 2.2.1 大尺寸測(cè)量場(chǎng)的組成要素38-41
• 2.2.2 大尺寸測(cè)量場(chǎng)的作用和意義41-42
• 2.3 激光跟蹤儀轉(zhuǎn)站技術(shù)42-49
• 2.3.1 裝配坐標(biāo)系的建立42-43
• 2.3.2 激光跟蹤儀轉(zhuǎn)站原理43-45
• 2.3.3 激光跟蹤儀轉(zhuǎn)站參數(shù)定義45-49
• 2.4 激光跟蹤儀轉(zhuǎn)站算法49-51
• 2.5 本章小結(jié)51-53
• 第三章 大尺寸測(cè)量場(chǎng)的誤差分析與不確定度估計(jì)53-73
• 3.1 引言53-54
• 3.2 轉(zhuǎn)站參數(shù)誤差定義54-56
• 3.2.1 位置參數(shù)誤差定義54-55
• 3.2.2 姿態(tài)參數(shù)誤差定義55-56
• 3.3 大尺寸測(cè)量場(chǎng)的誤差估計(jì)與分析56-62
• 3.3.1 轉(zhuǎn)站參數(shù)誤差傳遞模型56-60
• 3.3.2 大尺寸測(cè)量場(chǎng)的誤差估計(jì)60-62
• 3.4 大尺寸測(cè)量場(chǎng)的不確定度評(píng)定62-65
• 3.4.1 轉(zhuǎn)站參數(shù)誤差的不確定度評(píng)定63-64
• 3.4.2 大尺寸測(cè)量場(chǎng)的測(cè)量不確定度評(píng)定64-65
• 3.5 轉(zhuǎn)站參數(shù)誤差傳遞模型的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證65-71
• 3.5.1 ERS點(diǎn)測(cè)量誤差模擬66
• 3.5.2 實(shí)驗(yàn)步驟66-67
• 3.5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果67-71
• 3.6 本章小結(jié)71-73
• 第四章 大尺寸測(cè)量系統(tǒng)的配置分析與優(yōu)化73-99
• 4.1 引言73-74
• 4.2 ERS點(diǎn)空間布局分析與配置優(yōu)化74-88
• 4.2.1 ERS點(diǎn)布局基本原則74-76
• 4.2.2 ERS點(diǎn)布局對(duì)轉(zhuǎn)站精度的影響76-82
• 4.2.3 ERS點(diǎn)布局相對(duì)于裝配坐標(biāo)系位置和姿態(tài)對(duì)轉(zhuǎn)站精度的影響82-85
• 4.2.4 ERS點(diǎn)布局設(shè)計(jì)原則85-87
• 4.2.5 ERS點(diǎn)選擇優(yōu)化方法87-88
• 4.3 激光跟蹤儀的工作位置優(yōu)化88-98
• 4.3.1 激光跟蹤儀工作位置優(yōu)化方法88-92
• 4.3.2 激光跟蹤儀工作位置限制92
• 4.3.3 優(yōu)化模型求解算法92-95
• 4.3.4 激光跟蹤儀位置優(yōu)化實(shí)驗(yàn)95-98
• 4.4 本章小結(jié)98-99
• 第五章 大尺寸測(cè)量場(chǎng)中的熱變形補(bǔ)償技術(shù)99-115
• 5.1 引言99-100
• 5.2 激光跟蹤儀轉(zhuǎn)站中的熱變形補(bǔ)償問題100-103
• 5.2.1 熱變形對(duì)轉(zhuǎn)站精度的影響100
• 5.2.2 簡(jiǎn)單熱變形補(bǔ)償方法100-102
• 5.2.3 簡(jiǎn)單熱變形補(bǔ)償法的缺點(diǎn)102-103
• 5.3 激光跟蹤儀轉(zhuǎn)站中各向異性熱變形補(bǔ)償方法103-113
• 5.3.1 考慮形體結(jié)構(gòu)影響的熱變形理論103-107
• 5.3.2 基于各向異性熱變形原理的轉(zhuǎn)站精度補(bǔ)償方法107-111
• 5.3.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證111-113
• 5.4 本章小結(jié)113-115
• 第六章 總結(jié)與展望115-117
• 6.1 總結(jié)115-116
• 6.2 展望116-117
• 參考文獻(xiàn)117-131
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表（撰寫）的論文及參加的課題131

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