学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

飞机机翼装配中的扫描路径规划研究

作　者: 艾小祥
导　师: 方强
学　校: 浙江大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 激光扫描仪数控机床扫描约束路径规划蚁群算法遗传算法扫描仿真
分类号: V262.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 24次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

数字化测量设备可精确检测飞机装配部件的外形和空间位姿,快速获取检测结果的分析报告,指导产品精准快速装配,大范围高精度的数字化测量是提高飞机产品装配效率和质量的关键。利用机床操作扫描仪,实现自动化扫描测量是飞机数字化装配的必然趋势。扫描路径规划是实现自动化扫描的关键步骤,合理的扫描路径能有效地提高扫描质量和效率。本文以某型飞机机翼自动化装配项目为依托,在分析扫描仪扫描约束及扫描对象几何特征的基础上,对扫描路径规划及其优化方法进行了研究。介绍了自动化扫描测量系统的组成和工作原理,自动化扫描测量系统是飞机机翼装配系统中重要的一部分。硬件上,激光扫描仪安装在数控机床上,由数控机床驱动进行扫描。软件上,自动化扫描测量软件协调控制激光跟踪仪、激光扫描仪和机床运动,使扫描过程高效有序地进行。分析了飞机机翼装配过程中骨架和壁板内侧的壁板墙、边缘、孔洞等分散几何特征的不同特点,结合激光扫描仪倾角、景深、景宽等扫描约束条件,提出了分对象总体最优法。为解决机翼骨架扫描顺序组合爆炸问题,采用蚁群算法优化扫描路径,减小了扫描空行程。针对机翼壁板外侧的大尺寸连续曲面,采用行切法作为其扫描的总体策略。提出了一种基于曲面离散点的自动跟踪扫描及路径优化方法。该方法通过制孔离线编程软件对壁板蒙皮进行数字化离散得到样点,在分析传统直线式和梯形式跟踪法缺点的基础上,采用最小二乘法生成样点的跟踪路径。通过遗传算法对上述路径进行总体优化,优化的路径能有效地减小扫描路径总长度和扫描调姿次数,减少了扫描时间。利用CATIA电子样机模块进行扫描过程仿真,验证了扫描路径的可行性及效率。结合六轴数控机床及扫描仪末端执行器的数模,建立了机床与扫描仪的坐标系,并完成了机床的运动学反解。通过制孔离线编程软件读取各运动轴的运动量驱动机床运动,提出了有效区域碰撞法和激光实线法,对运动干涉、扫描可行性等情况进行判断,仿真结果表明,本文前部分所规划的路径能有效地完成扫描。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
目次  8-11
第一章绪论  11-21
  内容摘要  11
  1.1 引言  11-12
  1.2 数字化测量技术在飞机装配中的应用  12-16
    1.2.1 国外发展现状  12-14
    1.2.2 国内发展现状  14-16
  1.3 飞机机翼装配中的扫描测量技术  16-18
  1.4 课题研究背景和意义  18-19
  1.5 课题研究内容和总体框架  19-21
第二章飞机机翼自动化扫描测量系统  21-37
  内容摘要  21
  2.1 引言  21-22
  2.2 机翼自动化装配系统  22-24
  2.3 自动化扫描测量系统  24-34
    2.3.1 系统配置及工作原理  24-25
    2.3.2 系统硬件集成  25-32
    2.3.3 系统软件集成  32-34
  2.4 自动化扫描测量工艺流程  34-36
    2.4.1 扫描过程  34
    2.4.2 自动化扫描测量软件与数控系统通讯  34-36
  2.5 本章小结  36-37
第三章机翼分散几何特征扫描路径规划  37-53
  内容摘要  37
  3.1 引言  37
  3.2 机翼分散几何特征分析  37-38
  3.3 孔洞及壁板边缘的扫描  38-41
    3.3.1 扫描仪扫描约束分析  38-40
    3.3.2 主环优先的边缘特征扫描  40-41
  3.4 壁板内侧墙肋的扫描  41-44
  3.5 机翼骨架的扫描  44-52
    3.5.1 基于交叉正交路径法的骨架轮廓线扫描  44-46
    3.5.2 基于蚁群算法的骨架上表面扫描路径优化  46-52
  3.6 本章小结  52-53
第四章机翼连续曲面扫描路径规划  53-73
  内容摘要  53
  4.1 引言  53-54
  4.2 扫描路径规划的总体策略  54-55
  4.3 壁板蒙皮的数字化离散  55-61
    4.3.1 离散的理论分析  55-57
    4.3.2 蒙皮离散样点信息的获取  57-61
  4.4 自动跟踪路径的生成  61-64
    4.4.1 自动跟踪测量方法的分析  61-63
    4.4.2 基于最小二乘法的跟踪测量  63-64
  4.5 基于遗传算法的总体扫描路径优化  64-69
    4.5.1 遗传算法简述  64-65
    4.5.2 总体扫描路径优化模型的建立  65-67
    4.5.3 遗传算法求最优值  67-69
  4.6 优化结果分析  69-72
  4.7 本章小结  72-73
第五章基于CATIA的扫描过程仿真  73-89
  内容摘要  73
  5.1 引言  73
  5.2 仿真运动学分析  73-82
    5.2.1 数控机床位姿描述  74-77
    5.2.2 数控机床运动学方程  77-80
    5.2.3 数控机床运动学反解  80-82
  5.3 自动化扫描过程仿真  82-88
    5.3.1 仿真模型的建立  82-83
    5.3.2 基于离线编程系统的仿真  83-87
    5.3.3 扫描路径有效性判断  87-88
  5.4 本章小结  88-89
第六章总结与展望  89-91
  6.1 总结  89-90
  6.2 展望  90-91
参考文献  91-94

飞机机翼装配中的扫描路径规划研究

内容摘要

全文目录

相似论文