薄壁回轉(zhuǎn)體幾何參數(shù)精密測量的軌跡規(guī)劃.pdf

1、薄壁回轉(zhuǎn)體是高速飛行器的關(guān)鍵部件，高性能高速飛行器對薄壁回轉(zhuǎn)體的制造精度有著嚴(yán)格的要求。對薄壁回轉(zhuǎn)體的外廓形、壁厚等幾何參數(shù)進(jìn)行精密測量是檢驗高速飛行器制造精度的有效手段。薄壁回轉(zhuǎn)體是三維復(fù)雜曲面的薄壁零件，由于孔深徑小，結(jié)構(gòu)大且復(fù)雜，對幾何參數(shù)的測量精度要求高(微米級)，目前尚無現(xiàn)成的測量設(shè)備和測量技術(shù)能在測量精度和效率上滿足高性能薄壁回轉(zhuǎn)體的研制需求，因此必須研發(fā)高精度、高效率的全自動薄壁回轉(zhuǎn)體幾何參數(shù)測量設(shè)備。 本論文主要

2、針對薄壁回轉(zhuǎn)體幾何參數(shù)檢測設(shè)備的測量路徑規(guī)劃、軌跡規(guī)劃的數(shù)學(xué)方法、測量系統(tǒng)精度分析補(bǔ)償及校準(zhǔn)方法和測量軌跡規(guī)劃的軟件開發(fā)等方面展開研究。 提出了薄壁回轉(zhuǎn)體外廓型面和壁厚測量的路徑規(guī)劃方案。根據(jù)測量采樣和測量時間的要求從幾種路徑規(guī)劃方案中選擇出一種最佳的測量路徑，從而達(dá)到了有序、快速、高效地測量外廓表面上的各個實際點坐標(biāo)及其法向壁厚的目的。 針對外輪廓測量得到的數(shù)據(jù)，利用三階曲線插值算法計算母線插值點坐標(biāo)和法向量等數(shù)據(jù)，構(gòu)

3、建出外廓形母線模型方程。采用了一種鉗式測量頭架沿測點切線方向等長點跡線運(yùn)動測量薄壁回轉(zhuǎn)體法向壁厚的方法，根據(jù)這種方法導(dǎo)出了測量運(yùn)動軌跡生成的算法，并且將以往兩工位上測量改成一工位上測量，這種改進(jìn)減少了由變化工位所帶來的位置誤差，簡化了工序，提高了精度。 在數(shù)據(jù)處理方面，研究了原始測量數(shù)據(jù)中奇異點的剔除、數(shù)據(jù)的截斷與延拓方法和數(shù)據(jù)的一致化處理方法，解決了測量數(shù)據(jù)中存在的噪聲、測量數(shù)據(jù)不均勻、邊界不整齊等問題。 根據(jù)測量系統(tǒng)

4、的精度要求，研究了一套測量系統(tǒng)精度分析補(bǔ)償方法和校準(zhǔn)方法。測量系統(tǒng)精度分析補(bǔ)償方法主要研究伺服軸定位精度及回程間隙補(bǔ)償、直線軸二維精度補(bǔ)償以及測量鉗鉸接點的位置誤差對幾何厚度測量精度的影響。幾何測量設(shè)備校準(zhǔn)方法的研究主要包括法向壁厚測量精度的校準(zhǔn)方法和外廓形測量精度的校準(zhǔn)方法。 開發(fā)了幾何參數(shù)測量軌跡規(guī)劃的軟件系統(tǒng)。使用VC++編程技術(shù)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的預(yù)處理，外廓數(shù)據(jù)的一致化處理，薄壁回轉(zhuǎn)體外廓形的建模，幾何厚度的軌跡生成，數(shù)控測