基于CATIA/CAA平台的飞机曲面优化技术研究

曲面重构技术被广泛应用于新产品外形升级设计过程中。针对曲面重构过程中存在曲面优化工作繁琐且曲面精度难以达标等问题,提出一种快速曲面优化的方法。以某型飞机舱门的逆向设计为研究对象,通过研究自由曲面与控制点的相关理论,基于CATIA/CAA开发平台,对CATIA软件中控制点命令进行二次开发。弥补了原控制点命令只能定向调整,而不能定量调整的缺陷,实现了自由曲面的快速重构。研究表明,新方法简化曲面优化工作,提高工作效率,缩短产品研发周期。     

双目视觉测量网络布局规划技术研究

针对工程应用中视觉测量网络站位布局规划不完善,各站位测量相对全局测量结果具有较大偏差,导致全局测量点云数据分层问题,提出了双目视觉测量网络站位布局规划方法.首先,建立双目视觉测量模型,结合理论分析构建参数误差模型;其次,根据参数作用机制将其划分为内部结构参数和外部测量参数两类,并进行精度仿真分析;然后,结合仿真结果,建立全局测量场视觉测量多约束区域划分模型,求解各测量站位初值,构建测量站位优化模型,基于外部测量参数的遗传算法求解各站位位置参数,完成大尺寸视觉测量网络的构建.最后,通过规划实验表明,各站位测量结果之间偏差均在0.04 mm以内,实现了点云数据的高精度拼接,满足工业测量精度要求.     

激光雷达测量系统的测量场规划研究

为了解决大尺寸空间测量场建立过程中会出现测量效率无法保证、精度不达标,以及测量过程中任务经常有遗漏等问题,对测量场的建立进行了规划研究。以激光雷达测量系统为载体,采用蒙特卡洛仿真方法对系统的测量模型进行分析,并对测量场全周期的建立过程,即系统站位配置、转站点布置优化、数据采集方式选择以及测量数据的预处理等进行了理论分析和实验验证。结果表明,经过规划的激光雷达测量场精度可以达到0.05mm以内,单点测量精度达到0.1mm以内,符合大尺寸空间测量场精度要求,实现了对测量场的规划评估。此研究对于大尺寸测量领域具有一定的意义。     

用于数字化标定的光纤光栅应变检测系统

在装配过程中因工件不同摆放方式或夹持方式造成表面形变,为了减小其引起基准点、对接位置等的偏差,采用光纤光栅传感器应变检测方法,设计了基于光纤布喇格光栅(FBG)的3维应变场实时监测系统。通过正交结构FBG应变片组实时监测工件的应变场分布变化,并利用ANSYS仿真分析了工件受力后表面形变偏移量分布。结果表明,仿真分析与视觉检测绝对误差为0.72mm,应变检测与视觉检测结果的绝对误差为0.52mm,均在误差范围内; 对比仿真结果、应变检测结果和视觉检测结果,样本偏差为0.19mm。通过建立3维应变场与工件形变偏移量之间关系,实现了形变偏移量补偿并辅助精密装配。该系统在大型工件数字化精密装配中具有重要作用。     

基于标准杆的双目视觉传感器标定技术研究

目前制造业对大范围精密测量技术要求越来越高,为了克服传统双目立体视觉标定过程中测量场难实现、标定精度低等缺点,提出了一种较灵活的基于一维标准杆的双目视觉传感器的标定方法。该方法首先利用正方形模板和带有四个特征点的标准杆实现主点和畸变的标定,然后在测量场多次摆放标准杆,由两摄像机拍摄标准杆图像,利用标准杆上对应特征点之间的约束以及基本矩阵估计双目视觉传感器其余参数,最后光束法平差进行整体优化,消除累积误差。仿真实验和真实实验结果均表明该方法适用于大视场双目视觉传感器的标定,操作简单、标定效率高。     

飞行器数字化测量漂移检测及修正技术

对飞行器外形进行数字化测量时测量仪器与被测物之间没有固定连接,由于测量任务大、测量时间累积、测量环境变化等原因引起测量仪器与被测物之间发生相对微移动,使测量数据产生漂移,其漂移量值大小会导致测量结果失真,无法达到测量目的;对飞行器数字化测量微动漂移检测原理进行了详细的论述,并对其漂移量值进行修正,通过监测微移量,设置转站误差阈值,自动判断微移量是否符合转站条件,并对漂移量进行修正,通过实验数据验证了测量数据的有效性,有效提高了测量数据的准确性和可靠性。     

激光雷达测量系统的现场精度评价方法

针对激光雷达测量系统在大尺寸测量空间下的高精度、高效率的需求,对测量任务开始前需要进行的现场精度评价进行方法研究.通过对测量距离的控制,数据处理方法的改善以及测量网的系统站位设置等,实现了测量任务的精度预评估.首先通过蒙特卡洛仿真实验确定系统的合适测量距离,然后利用多站位数据融合技术对测量结果进行优化.根据国际标准的量值传递原则设计评价准则,确定了单站位和多站位两种现场精度评价方法.最后在实际测量现场中进行精度标定实验,验证方法的有效性.实验数据表明单点测量误差可以根据测量要求的不同,通过改变测量距离来控制.转站后的公共点误差通过多站位数据融合技术最大可以将误差缩小54％,证明方法具有理论正确性和实际可行性.     

加权整体最小二乘在激光跟踪仪转站中的应用

由于利用经典最小二乘原则对激光跟踪仪进行坐标转换时,系数矩阵中携带的随机测量误差会影响转站精度,故对激光跟踪仪的转站算法进行了研究。提出了基于线性EIV模型(Errors-in-Variables)和加权整体最小二乘法(WTLS)并利用间接平差形式迭代求解转站参数的方法;利用Matlab进行仿真分析并用API公司生产的激光跟踪仪进行实验。仿真结果显示WTLS法的单位权中误差的平均值和标准差分别为经典加权最小二乘法(WLS)的4/5和1/5;实验结果显示WTLS和WLS两种方法的单位权中误差分别为2.003 5mm和2.225 3mm;这些数据证明采用WTLS法的转站结果比WLS的精度更高且更稳定。该方法可为组建激光跟踪仪测量网络,优化网络布局奠定基础。     

基于Geomagic Qualify的工件偏差检测技术

以某汽车翼子板为例,结合产品工件的自身特点,通过Handyscan手持式自定位三维扫描仪对其扫描得到点云数据,利用逆向造型软件对点云进行数据处理,应用Geomagic Qualify软件,把点云与原始设计模型进行对齐、3D比较,检测产品工件的尺寸偏差,分析偏差来源,为实际设计改进提供技术依据。     

智能激光3D投影空间定位精度分析

为了解决激光3D投影定位无法兼顾高精度、实时性、智能补偿定位的问题,搭建了一种基于激光跟踪定位技术的智能激光3D投影系统,并进行空间精度分析。首先,建立激光3D投影系统数学模型;其次对激光3D投影系统进行光学中心标定,再利用投影承接部件基准点对部件坐标系进行标定,从而完成智能激光3D投影系统的标定及搭建;最后,建立智能激光3D投影定位精度模型。仿真结果显示,激光3D投影仪投影区域中间部分精度最佳,由激光跟踪测量精度引起的投影承接面投影点误差小于投影仪引起的投影承接面投影点误差。实验结果显示:在3~4 m的投影距离上,所研制的智能激光3D投影系统的投影形状及位置准确度可以优于0.3 mm。与传统的激光投影系统相比,该系统解决了大尺寸投影承接部件不能大量安装合作目标问题,使工作中无需目标反射头及校准工装,省略校准过程,当投影系统或被测部件移动或漂移时,智能化识别、解算、补偿相对位移量,保证实时、精确投影至正确位置,极大提高了投影定位系统的工作精度和定位效率。