基于激光雷达的飞机大型构件测量站位规划研究

发布时间：2020-04-23 16:26

【摘要】：国内航空制造企业在运用数字化测量设备对如机身、机翼等飞机大型构件进行质量检测过程中,由于外形尺寸范围大等原因对大型构件的检测过程缺乏系统完整的测量方案,现场设备测量站位规划基本依靠人工经验开展。本文以飞机大型构件为研究对象,开展数字化测量站位规划研究,基于激光雷达设备对飞机大型构件进行了特征测量区域划分、测量站位规划建模及特征点集路径规划研究;系统规范化质量检测过程,减少测量过程中的准备工作,提高大尺寸部件模型的测量效率,建立有效可行的测量方案。文章主要研究内容包括:(1)基于激光雷达的大型构件测量规划技术路线:面向飞机大型构件进行了特征测量规划需求分析和测量设备需求分析;针对大型构件测量问题制定了测量规划技术路线。(2)激光雷达测量精度分析:以测量入射角和测量距离为变量参数,通过设计实验分析了激光雷达的在不同参数下的测量精度变化趋势,并拟合构建了测量精度数学模型,为测量站位规划研究提供测量精度评估模型。(3)模型特征离散表达:基于有限元分析、等弦长法对飞机大型构件测量特征进行了离散表达处理,获取测量特征点集。(4)特征测量区域划分:针对飞机大型构件待测量特征分布范围广的问题,研究了一种特征测量区域划分的方法,合理规划有效测量区域,减少转站次数。(5)测量站位建立:提出了基于斜圆锥模型进行测量站位建立的方法,以测量入射角和测量距离为约束条件通过定义权值函数迭代计算站位点位置。(6)特征点集测量路径规划:分析了特征点集路径权值大小的规划算法,结合激光雷达自动测量功能,提出了一种离散点集测量路径规划的方法。(7)测量规划系统开发及应用验证:基于CAITA开发设计了部件模型特征处理、测量站位规划、站位信息输出等功能模块;在系统中对某型机身壁板及襟翼等大型构件实现了测量站位规划建模,建立了可行有效的测量方案。
【图文】：

图 3. 13 激光雷达测量精度数学模型拟合优度如表 3. 4 所示：表 3. 4 拟合优度和方差 拟合标注差 确定系数 校正确定系数 × × 0.9828 0.9804由数学模型图及拟合优度参数可知，构建的测量精度数学模型在入射角 60°内、测量距离在 10m 范围中，经数学模型评估计算的测量精度相对较符合实际值。（2）评估分析基于以上拟合建立的数学模型，通过输入测量距离和测量入射角计算其与实际测数据之间的偏差，，以此评估数学模型的的拟合质量。如图 3. 14 所示为通过对比 25 组实测数据与模型计算的测量精度偏差对比图。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V262;TN958.98

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本文编号：2637921