总装精测提高激光跟踪仪转站精度的方法研究

发布时间：2017-06-17 07:08

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【摘要】：航天器总装精测中,由于被测工件尺寸大或被测部位结构复杂,激光跟踪仪的光线常常被挡住,导致跟踪仪需要移动站位。激光跟踪仪转站是将各个站位测量坐标系下的数据配准到统一的坐标系下,而激光跟踪仪转站会带来明显的精度损失。本文依托某型航天产品总装精测科研项目,针对提高激光跟踪仪转站测量精度的方法展开具体探究。具体研究内容包括:为确保转站坐标转换点的测量精度,提高激光跟踪仪的转站精度,提出了利用现场可溯源的转站标准器取代传统的独立公共点进行转站的方法,即利用标准器上特征点的几何约束关系检查所测量的特征点是否合格并以标准器重心点参与转站的方法。研究了基于标准器转站测量的关键技术。以激光跟踪仪为例进行蒙特卡洛仿真,从理论验证了通过设置约束值剔除超差模拟测量点,可以起到降低坐标转换点测量误差,保证坐标转换点精度的作用。随后进一步通过实验验证标准器对提升激光跟踪仪转站精度的有效性,使用标准器相比不使用标准器进行转站并测量标准尺的长度,长度偏差平均下降约0.006mm,标准差下降0.017mm。此外,研究了标准器的使用数量和空间布局原则。转站参数计算算法同样影响着跟踪仪的转站精度。以大尺寸测量软件SA为例分析介绍常见商业化转站方法。在基本的奇异值分解算法基础上,提出改进的奇异值分解转站算法,并通过标准尺测量实验对比分析了改进的SVD转站算法的精度。将确保坐标转换点测量精度的标准器应用在某型号航天产品精测中,从硬件和软件两方面进行了精测方案的设计。对产品部组件1和4精测数据的进行转站及精度分析,通过详细展示软件转站过程、分析转站精度及转站后最终测量结果中部组件角度和坐标的偏斜量,验证了标准器用于转站能够很好保证转站精度。
【关键词】：总装精测 激光跟踪仪 转站精度 转站标准器
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V465;TH744.5
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9
• 1.2 总装精测的发展概况9-11
• 1.2.1 国外发展现状9-10
• 1.2.2 国内发展现状10-11
• 1.3 激光跟踪仪转站现状11-13
• 1.4 本文的主要研究内容13
• 1.5 本章小结13-14
• 第2章 激光跟踪仪转站及转站标准器的研制14-25
• 2.1 引言14-15
• 2.2 激光跟踪仪转站15-20
• 2.2.1 激光跟踪仪测量原理15-16
• 2.2.2 激光跟踪仪转站定义16-18
• 2.2.3 激光跟踪仪转站误差来源18-20
• 2.3 转站标准器的设计20-23
• 2.4 转站精度的评价23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 基于标准器转站测量的关键技术研究25-43
• 3.1 标准器距离约束值的仿真研究25-27
• 3.2 标准器距离约束值实验27-29
• 3.3 标准器对提高激光跟踪仪转站精度有效性实验29-37
• 3.4 标准器的使用数量和空间布局原则37-42
• 3.4.1 标准器使用数量实验37-38
• 3.4.2 标准器空间布局实验38-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 改进的奇异值分解转站算法43-59
• 4.1 大尺寸测量软件SA的转站方法43-46
• 4.2 改进的SVD转站算法46-48
• 4.3 改进的SVD转站算法的软件实现48-56
• 4.3.1 软件开发环境49-50
• 4.3.2 软件架构50-51
• 4.3.3 软件功能演示51-56
• 4.4 改进SVD转站算法与SA转站方法转站精度的实验对比56-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第5章 标准器在某型号航天产品精测中的应用59-82
• 5.1 某型号航天产品精测任务59-60
• 5.2 基于标准器转站的产品精测方案设计60-66
• 5.2.1 测量系统硬件设计61-65
• 5.2.2 测量系统软件设计65-66
• 5.3 产品基准坐标系的建立及部组件的精测方法66-69
• 5.3.1 产品基准坐标系的建立方法66-67
• 5.3.2 部组件 1-4 的精测方法67-69
• 5.4 某型航天产品精测的实施过程69-75
• 5.4.1 部组件3的精测流程70-71
• 5.4.2 部组件 1、2、4 的精测流程71-72
• 5.4.3 智能化测量向导软件功能演示72-75
• 5.5 产品精测数据的转站及精度分析75-81
• 5.6 本章小结81-82
• 结论82-83
• 参考文献83-87
• 附录 标准器检定报告87-90
• 致谢90

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本文编号：457680