振镜扫描式激光三维投影系统研究

发布时间：2020-08-27 23:05

【摘要】：本文对基于振镜扫描的激光三维投影系统进行了研究。从激光扫描投影技术出发,研究振镜扫描式激光三维投影系统组成、工作原理和工作流程。对投影激光束的偏转扫描实现、振镜偏转扫描与投影坐标的关系进行了分析,并进一步研究了振镜扫描式激光三维投影系统进行1:1数模投影的校准模型。然后,基于布尔沙-七参数建模法对投影系统校准算法进行了建模分析,在求解目标定位点投影坐标的基础上,通过牛顿迭代法、奇异值分解法和罗德里格矩阵法等算法,实现了校准模型的精确求解,确定了投影实验系统与投影目标之间的相对位置关系。在理论研究的基础上,完成了针对数字板卡控制的振镜扫描式激光三维投影系统搭建,包括投影系统的主要组件的分析与选型、系统硬件的布局与搭建、软件控制激光扫描投影的实现等。最后,利用投影样板进行了标准图形投影实验和投影图形精度验证实验,验证了所研究激光扫描投影技术。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN249
【图文】：

激光辅助,定位技术,孔位,战斗机

现代飞机的零件连接主要以铆接为主，传统铆接工艺在孔位定位过程中多以定位或工装来确定孔位的位置，这种方式不仅导致孔位精度不高而且非常耗时。另一，由于长时间的使用，定位模板磨损严重，精度得不到保证。美国利用激光扫描技术，率先在 F15 战斗机上实现了高精度激光辅助孔位定位，如图 1.1 所示，利用投影定位系统投影扫描激光线束到工作面上，准确指示铆钉孔位的样式和位置，人员以此为指示进行制铆工作，提高了装配精度；在飞机的自由曲面蒙皮工作中位定位中，利用激光投影定位系统，将铆钉孔按照 CAD 数模进行精确投影，实现由曲面上的高精度孔位定位。在飞机装配过程中，如图 1.2 所示，利用激光投影定统，依据设计的数模，以激光线条的形式将三维轮廓线投影到安装位置，替代传配定位中采用划线定位、按基准工件定位、装配孔定位等方法，操作人员只需将件实物与所投影的激光轮廓线重合即可，实现了精确定位。在 F-35 战机制造过程除了在以上方面用到了激光扫描投影定位技术，还将该技术用在了机身表面隐身的定位喷涂过程中，如图 1.3 所示。波音 777 采用激光扫描投影定位技术对蒙皮的进行形状定位和信息的指引，如图 1.4 所示。

对接装配,激光,飞机,隐身涂层

飞机对接装配的激光投影定位

隐身涂层,战斗机,定位系统,激光

图 1.3 美国 F35 战斗机隐身涂层喷涂中的激光投影定位系统图 1.4 波音 777 飞机发动机复材舱罩制作中的激光扫描投影技术现状开始，基于振镜扫描的各类系统在中国开始得到广泛应用。但影系统在国内的研究仍处于起步阶段[10]，而各航空制造公司所光投影定位类设备都依赖进口。目前，振镜式扫描系统在国内光加工等领域，国内部分高校针对振镜式扫描的许多相关技术其它应用场景像激光焊接、激光快速成形等系统的工作原理、

【参考文献】