蜂窩芯類復(fù)合材料零件數(shù)字化測(cè)量方法研究.pdf

1、隨著航空制造技術(shù)的日益發(fā)展，現(xiàn)代飛機(jī)正朝著高性能、高減重、以及低成本的方向發(fā)展。蜂窩芯結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代飛機(jī)上采用的一種新型填充復(fù)合材料，具有重量輕、穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高特點(diǎn)。但蜂窩芯結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，類似蜜蜂巢穴呈空心六方晶格，有規(guī)則的排列。蜂窩芯類零件上下表面是密集排列的孔，側(cè)面為切割后不完整的蜂窩孔壁。壁厚占蜂窩芯外形輪廓的總表面積比例較小，且壁厚較薄。結(jié)構(gòu)特殊性給該類零件加工質(zhì)量測(cè)量帶了來較大困難。
　　針對(duì)這情況，分析了現(xiàn)階段較為典型的

2、數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，針對(duì)蜂窩芯結(jié)構(gòu)的外形輪廓和孔特征分別提出較優(yōu)的測(cè)量方案，并將兩種不同的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了融合研究，主要工作內(nèi)容如下:
　　1.針對(duì)蜂窩芯外形輪廓測(cè)量，提出了一種基于三維光學(xué)掃描的測(cè)量方案。首先在蜂窩芯表面緊密貼合一覆蓋層，以覆蓋層的外形輪廓間接反映蜂窩芯的外形輪廓。采用三維光學(xué)掃描采集覆蓋層外形點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過計(jì)算點(diǎn)云的法矢，然后在法矢方向偏置覆蓋層厚度，從而獲得蜂窩芯的外形輪廓數(shù)據(jù)。最后通過實(shí)例驗(yàn)證了測(cè)量方法的可行性。

3、在計(jì)算點(diǎn)云數(shù)據(jù)法矢的過程中，采用計(jì)算點(diǎn)云k鄰域，以k鄰域建立微切平面得到法矢的方法，文中改進(jìn)了點(diǎn)云k鄰域的搜索算法，提高了點(diǎn)云數(shù)據(jù)法矢的計(jì)算速度。
　　2.提出了一種基于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的蜂窩芯孔特征測(cè)量方法。首先計(jì)算孔截面內(nèi)包含孔壁最小測(cè)量范圍，然后利用測(cè)針在此范圍內(nèi)采樣測(cè)量，不斷逼近零件孔壁獲得近似孔壁點(diǎn)，通過近似孔壁點(diǎn)擬合獲得精確的孔心坐標(biāo)。根據(jù)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)針參數(shù)、蜂窩芯參數(shù)以及孔特征理論數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)量過程的極限誤差進(jìn)行了分析。<

4、br>　　3.三維光學(xué)掃描數(shù)據(jù)與三坐標(biāo)測(cè)量數(shù)據(jù)的精確融合。在測(cè)量過程中引入靶標(biāo)球，用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和光學(xué)掃描儀分別對(duì)靶標(biāo)球進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)不同測(cè)量數(shù)據(jù)中的球心位置計(jì)算得到數(shù)據(jù)的變換矩陣，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的融合。在計(jì)算三維光學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)的靶標(biāo)球心過程中，按照球體特性先對(duì)球體數(shù)據(jù)進(jìn)行初步提取，然后引入了RANSAC算法，精確提取球體數(shù)據(jù)，提高了球心的計(jì)算精度。
　　研究成果表明:有效的解決了蜂窩芯外形輪廓及孔特征的測(cè)量難題，提高了測(cè)量效率和測(cè)量精度