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飞机大部件装配数字化测量场构建技术研究

作　者: 赵乐乐
导　师: 黄翔
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 航空宇航制造工程
关键词: 飞机部件装配 激光跟踪仪 数字化测量场 粗差检测 坐标修正
分类号: V262.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


数字化测量技术的快速发展为飞机大部件装配提供了多种大范围、高精度、高效率的测量手段。当前国内外飞机生产厂商已经普遍使用激光跟踪仪、室内GPS、激光雷达等数字化测量设备完成飞机大部件的对接装配。利用数字化测量设备构建数字化测量场，以精确定位飞机部件的空间装配位置，是现代飞机部件数字化装配的前提和基础。数字化测量设备在我国飞机装配领域的应用大多处于初级应用水平，面临着手动测量、工装定期检测、缺乏统一的测量基准等问题，导致测量效率低、不能及时剔除含粗差的基准点、部件定位精度不高，已经不能满足现代飞机数字化、自动化装配的要求。针对上述问题，本文以飞机大部件装配为研究对象，建立了基于激光跟踪仪的数字化测量场，为飞机大部件对接装配提供统一的测量基准。本文主要研究内容如下：1）提出了一种基于激光跟踪仪的飞机大部件对接装配测量方法。设计了激光跟踪仪的站位布局方案，实现了基准点的自动定位和跟踪测量，减少了人工引光测量，提高了测量效率。2）利用泰勒展开将布尔沙-沃尔夫模型线性化，建立了适用于大旋转角的线性化坐标系转换模型，研究了飞机大部件数字化测量场的构建方法，分析了测量场误差来源，并推导了误差关系模型。3）研究了基准点测量坐标和理论坐标的粗差探测技术，提出了基准点的精度评定方法，给出了基准点坐标的误差修正模型。4）开发了数字化测量场构建系统软件，实现了测量场构建、自动定位跟踪测量、粗差探测、基准点坐标修正、可视化仿真等功能。5）利用数字化测量场构建软件，配合调姿装配控制软件，完成了ARJ21-700中机身与机翼的调姿与对接装配。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-13
注释表  13-14
略缩词  14-15
第一章 绪论  15-23
  1.1 研究背景与意义  15-16
  1.2 国内外研究现状  16-18
    1.2.1 国外研究现状  16-17
    1.2.2 国内研究现状  17-18
  1.3 飞机大部件数字化装配系统  18-21
    1.3.1 飞机大部件数字化装配系统组成  18-20
    1.3.2 飞机大部件数字化装配系统工作原理  20-21
  1.4 主要研究内容及论文结构  21-23
第二章 基于激光跟踪仪的飞机装配测量方法  23-31
  2.1 引言  23
  2.2 激光跟踪仪测量原理  23-24
  2.3 激光跟踪仪站位布局  24-26
    2.3.1 测量容差分配  24-25
    2.3.2 激光跟踪仪站位布局精度计算  25
    2.3.3 激光跟踪仪站位布局方案  25-26
  2.4 公共基准点选择  26-27
  2.5 自动定位跟踪测量技术  27-30
    2.5.1 自动定位跟踪测量原理  27-28
    2.5.2 自动定位跟踪测量流程  28-30
  2.6 本章小结  30-31
第三章 飞机装配数字化测量场坐标系统一与精度分析  31-46
  3.1 引言  31
  3.2 测量场中的坐标系  31-33
  3.3 飞机装配数字化测量场坐标系统一  33-39
    3.3.1 基于公共基准点的数字化测量场构建方法  33-34
    3.3.2 坐标系转换算法  34-38
    3.3.3 坐标系转换验证  38-39
  3.4 飞机装配数字化测量场精度分析  39-45
    3.4.1 激光跟踪仪测量误差对测量场精度的影响  39-41
    3.4.2 基准点布设误差对测量场精度的影响  41-42
    3.4.3 测量场精度蒙特卡洛仿真实验  42-44
    3.4.4 测量场精度对基准点全局坐标精度的影响  44-45
  3.5 本章小结  45-46
第四章 飞机装配数字化场精度检测与修正  46-57
  4.1 引言  46
  4.2 基准点粗差检测与修正技术  46-52
    4.2.1 粗差检测和修正算法  47-49
    4.2.2 实施流程  49-50
    4.2.3 算法验证  50-52
  4.3 测量场检测与修正流程  52-56
    4.3.1 检测修正流程  52-54
    4.3.2 粗差检测蒙特卡洛仿真实验  54-56
  4.4 本章小结  56-57
第五章 飞机装配数字化测量场构建系统设计与应用  57-70
  5.1 引言  57
  5.2 系统软件总体设计  57-60
    5.2.1 开发工具  57-58
    5.2.2 软件结构  58-60
  5.3 系统软件实现  60-63
    5.3.1 主程序设计  60-61
    5.3.2 测量场构建模块  61-62
    5.3.3 可视化仿真模块  62-63
  5.4 现场应用  63-69
    5.4.1 测量场构建  64-66
    5.4.2 中机身调姿测量  66-68
    5.4.3 机翼调姿测量  68-69
  5.5 本章小结  69-70
第六章 总结与展望  70-72
  6.1 总结  70
  6.2 展望  70-72
参考文献  72-76
致谢  76-77
在学期间的研究成果及发表的学术论文  77

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空制造工艺 > 飞机制造 > 飞机装配
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