隨著現(xiàn)代裝備制造業(yè)的快速發(fā)展,在飛機、船舶等大型設備的制造與裝配中,對大尺寸測量技術有著越來越高的標準,其測量范圍達到了幾十米,甚至上百米,傳統(tǒng)的大尺寸測量設備由于測量效率低、測量范圍小、單點測量及需要手動瞄準等多方面缺陷,已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化大尺寸測量技術發(fā)展的要求。目前飛機、火箭等大型設備在裝配過程中通常采用激光跟蹤儀、iGPS系統(tǒng)等大空間測量設備進行空間位置測量,但大空間定位技術基本被國外壟斷,我國尚未研究出具有自主知識產(chǎn)權的大尺寸空間精密測量設備,所以大尺寸空間精密測量系統(tǒng)已成為我國大尺寸測量領域中的一項重要研究內(nèi)容。本文提出的旋轉激光經(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原理開發(fā)的新型大尺寸空間精密測量系統(tǒng),具有測量效率高、精度高、測量覆蓋范圍大、擴展性能好以及并行測量能力的優(yōu)點,為大空間測量設備的發(fā)展提供良好的基礎。本文對R-LATs系統(tǒng)的組成、測量原理以及測量模型,系統(tǒng)參數(shù)的標定技術以及特征角度精度分析等關鍵技術進行了研究,論文的主要工作如下:1)研究了R-LATs空間定位系統(tǒng)的測量方法。根據(jù)R-LATs系統(tǒng)測量原理與系統(tǒng)組成,分別建立了單臺R-LAT測量模型與多臺R-LAT測量模型。研究了特征時間的提取過程、特征角度的識別、計算方法以及系統(tǒng)的精度影響因素。2)設計了R-LAT的硬件系統(tǒng)。利用電磁感應原理的無線電能傳輸系統(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)射頭旋轉的穩(wěn)定性。采用ns級基準光源的驅動電路,提高了基準信號的觸發(fā)精度。3)研究了單個測量單元下的系統(tǒng)參數(shù)標定技術與誤差分析技術。針對激光平面線寬由寬變窄、由窄到寬的特性,提出了單位置標定方法與多位置標定方法,實驗結果表明,在15 m的測量范圍內(nèi),單位置標定方法下的長度測量誤差小于0.15 mm,結果優(yōu)于多位置標定方法。針對主軸回轉誤差對特征角度誤差影響的問題,建立了發(fā)射頭主軸軸向竄動、徑向跳動及主軸擺動對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、徑向跳動對特征角誤差影響與被測目標點坐標之間的關系,并采用選配法完成了主軸擺動對特征角度影響實驗驗證,實驗表明發(fā)射頭與電機主軸的裝配間隙小于0.015 mm時特征角精度較高。4)構建了R-LATs原型系統(tǒng)。從準確性與重復性兩個精度評定指標,進行了R-LATs系統(tǒng)測量精度評定實驗,實驗結果表明,在15 m的測量范圍內(nèi),測量誤差優(yōu)于0.2 mm,重復測量精度小于0.05 mm,說明本文研究的R-LATs系統(tǒng)具有較高的大空間測量定位精度。
【學位單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN929.5;TB22
【部分圖文】：

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本文編號：2867938