隨著現(xiàn)代裝備制造業(yè)的快速發(fā)展,在飛機(jī)、船舶等大型設(shè)備的制造與裝配中,對(duì)大尺寸測(cè)量技術(shù)有著越來(lái)越高的標(biāo)準(zhǔn),其測(cè)量范圍達(dá)到了幾十米,甚至上百米,傳統(tǒng)的大尺寸測(cè)量設(shè)備由于測(cè)量效率低、測(cè)量范圍小、單點(diǎn)測(cè)量及需要手動(dòng)瞄準(zhǔn)等多方面缺陷,已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化大尺寸測(cè)量技術(shù)發(fā)展的要求。目前飛機(jī)、火箭等大型設(shè)備在裝配過(guò)程中通常采用激光跟蹤儀、iGPS系統(tǒng)等大空間測(cè)量設(shè)備進(jìn)行空間位置測(cè)量,但大空間定位技術(shù)基本被國(guó)外壟斷,我國(guó)尚未研究出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大尺寸空間精密測(cè)量設(shè)備,所以大尺寸空間精密測(cè)量系統(tǒng)已成為我國(guó)大尺寸測(cè)量領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容。本文提出的旋轉(zhuǎn)激光經(jīng)緯儀空間定位系統(tǒng)(Rotary-laser automatic theodolites,R-LATs)是一種基于前方交會(huì)原理開(kāi)發(fā)的新型大尺寸空間精密測(cè)量系統(tǒng),具有測(cè)量效率高、精度高、測(cè)量覆蓋范圍大、擴(kuò)展性能好以及并行測(cè)量能力的優(yōu)點(diǎn),為大空間測(cè)量設(shè)備的發(fā)展提供良好的基礎(chǔ)。本文對(duì)R-LATs系統(tǒng)的組成、測(cè)量原理以及測(cè)量模型,系統(tǒng)參數(shù)的標(biāo)定技術(shù)以及特征角度精度分析等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,論文的主要工作如下:1)研究了R-LATs空間定位系統(tǒng)的測(cè)量方法。根據(jù)R-LATs系統(tǒng)測(cè)量原理與系統(tǒng)組成,分別建立了單臺(tái)R-LAT測(cè)量模型與多臺(tái)R-LAT測(cè)量模型。研究了特征時(shí)間的提取過(guò)程、特征角度的識(shí)別、計(jì)算方法以及系統(tǒng)的精度影響因素。2)設(shè)計(jì)了R-LAT的硬件系統(tǒng)。利用電磁感應(yīng)原理的無(wú)線電能傳輸系統(tǒng),保證了扇形激光供電的穩(wěn)定性與電能傳輸效率,減少了物理摩擦,提高了發(fā)射頭旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。采用ns級(jí)基準(zhǔn)光源的驅(qū)動(dòng)電路,提高了基準(zhǔn)信號(hào)的觸發(fā)精度。3)研究了單個(gè)測(cè)量單元下的系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定技術(shù)與誤差分析技術(shù)。針對(duì)激光平面線寬由寬變窄、由窄到寬的特性,提出了單位置標(biāo)定方法與多位置標(biāo)定方法,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在15 m的測(cè)量范圍內(nèi),單位置標(biāo)定方法下的長(zhǎng)度測(cè)量誤差小于0.15 mm,結(jié)果優(yōu)于多位置標(biāo)定方法。針對(duì)主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)特征角度誤差影響的問(wèn)題,建立了發(fā)射頭主軸軸向竄動(dòng)、徑向跳動(dòng)及主軸擺動(dòng)對(duì)特征角度影響的誤差分析模型,利用Matlab仿真了主軸軸向竄動(dòng)、徑向跳動(dòng)對(duì)特征角誤差影響與被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)之間的關(guān)系,并采用選配法完成了主軸擺動(dòng)對(duì)特征角度影響實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)表明發(fā)射頭與電機(jī)主軸的裝配間隙小于0.015 mm時(shí)特征角精度較高。4)構(gòu)建了R-LATs原型系統(tǒng)。從準(zhǔn)確性與重復(fù)性兩個(gè)精度評(píng)定指標(biāo),進(jìn)行了R-LATs系統(tǒng)測(cè)量精度評(píng)定實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在15 m的測(cè)量范圍內(nèi),測(cè)量誤差優(yōu)于0.2 mm,重復(fù)測(cè)量精度小于0.05 mm,說(shuō)明本文研究的R-LATs系統(tǒng)具有較高的大空間測(cè)量定位精度。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN929.5;TB22
【部分圖文】：

圖 1-1 大尺寸測(cè)量在飛機(jī)對(duì)接中的應(yīng)用Fig. 1-1 Application of Large Size Measurement in Aircraft Docking大尺寸一般指基本尺寸在 500 mm 以上的尺寸。在大多數(shù)重型機(jī)器制造中，其配合尺寸與重要尺寸超過(guò)了 1000 mm 甚至達(dá)到上萬(wàn)毫米。近年來(lái)在大型設(shè)備制造裝配中對(duì)大尺

圖 1-2 TM5100A 型工業(yè)經(jīng)緯儀Fig. 1-2 TM5100A Industrial Theodol接觸、實(shí)時(shí)性、靈活性、可移動(dòng)同的使用要求，在工業(yè)測(cè)量中能

圖 1-3 關(guān)節(jié)式測(cè)量機(jī)Fig. 1-3 Joint Measuring Machine坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)具有精度高、測(cè)量范圍大、便攜等優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)，劉惠惠[18]利用 FPGA 技術(shù)設(shè)計(jì)了關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的溫
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本文編號(hào)：2867938