大型螺旋桨叶片激光测量的装置设计与精度控制

发布时间：2017-08-24 21:06

  本文关键词：大型螺旋桨叶片激光测量的装置设计与精度控制

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【摘要】：螺旋桨叶片加工的前提和基础是如何对螺旋桨进行精确的检测。大型船用螺旋桨质量和体积大,装夹定位困难,传统的接触式测量方法依靠人手工操作,费时费力,而且检测的精度容易受到人为因素的干扰。为实现螺旋桨叶片的自动化智能化检测,本课题以为江苏省支撑计划项目“大型螺旋桨叶片激光智能化检测与质量评估装备”为背景,专门开发了针对大型螺旋桨叶片的激光测量系统,该测量系统是在专门设计的双横臂测量机上集成了非接触式激光测头和专用检测软件模块,实现螺旋桨叶片毛坯的精确检测和加工后成品件的质量评估。本文的主要内容包括以下几个方面:首先,详细介绍了目前各种针对大型螺旋桨叶片的检测方法,在对比分析了传统手工测量方式和接触式测头测量方式的优缺点的基础上,引出了非接触式激光检测方法,并设计了专门的检测设备,改进了测量工艺,解决螺旋桨测量过程中的翻面问题。然后,分析螺旋桨测量工况,深入研究激光测量的精度问题。搭建了激光测量实验平台,对影响测量精度的因素进行深入的理论分析,包括粗糙度、倾斜度、激光束倾斜等对测量结果的影响规律。对于曲面倾斜度,根据空间光强分布,提出了误差补偿模型。对于激光束的倾斜度,提出了一种激光束空间倾斜角度的标定方法。之后,介绍了测量数据的采集和存储方式,分析了螺旋桨铸造缺陷对最终测量结果的影响。提出了对数据进行预处理的方法,包括:如何对测量数据中的瑕疵数据进行判别和剔除,如何进行数据精简以及如何拆分拓扑结构。再后,详细介绍了针对大型螺旋桨的激光测量系统的实现,分别从软件功能和硬件组成进行了介绍,并且在现场验证了本文所研究的精度补偿方法、激光束偏角标定方法和数据处理方法的有效性。最后,总结本论文中的主要研究工作,对后续的研究进行了展望。
【关键词】：螺旋桨 激光测量 精度控制 数据处理
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U664.33
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 课题研究背景与研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.3 本文主要研究内容17-19
• 2 大型螺旋桨叶片的激光测量技术及检测装置设计19-35
• 2.1 引言19
• 2.2 螺旋桨测量需求及关键问题分析19-27
• 2.3 大型定距桨毛坯叶片的自动检测装备设计27-34
• 2.4 本章小结34-35
• 3 激光测量系统的误差影响因素分析35-57
• 3.1 引言35
• 3.2 毛坯叶片空间形状与表面质量对测量结果的影响分析35-39
• 3.3 激光测量的误差分析实验平台搭建39-44
• 3.4 激光测量的原理性误差分析44-51
• 3.5 激光束倾斜角度的标定51-55
• 3.6 本章小结55-57
• 4 激光扫描点云的数据预处理及精度控制57-68
• 4.1 引言57
• 4.2 螺旋桨激光测量的数据采集方式57-60
• 4.3 叶片激光扫描点云数据的预处理60-67
• 4.4 本章小结67-68
• 5 激光测量系统在大型螺旋桨叶片测量中的验证68-74
• 5.1 引言68
• 5.2 螺旋桨激光测量系统的工作原理68-73
• 5.3 螺旋桨毛坯叶片现场测量实例73
• 5.4 本章小结73-74
• 6 总结与展望74-76
• 6.1 全文总结74-75
• 6.2 研究展望75-76
• 致谢76-78
• 附录78-80
• 参考文献80-82

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本文编号：733139