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格的要求。對薄壁回轉(zhuǎn)體的外廓形、壁厚等幾何參數(shù)進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)體是三維復雜曲面的薄壁零件，由于孔深徑小，結(jié)構(gòu)大且復雜，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)測量設備。 本論文主要

2、針對薄壁回轉(zhuǎn)體幾何參數(shù)檢測設備的測量路徑規(guī)劃、軌跡規(guī)劃的數(shù)學方法、測量系統(tǒng)精度分析補償及校準方法和測量軌跡規(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，從而達到了有序、快速、高效地測量外廓表面上的各個實際點坐標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動測量薄壁回轉(zhuǎn)體法向壁厚的方法，根據(jù)這種方法導出了測量運動軌跡生成的算法，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)精度分析補償方法和校準方法。測量系統(tǒng)精度分析補償方法主要研究伺服軸定位精度及回程間隙補償、直線軸二維精度補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。幾何測量設備校準方法的研究主要包括法向壁厚測量精度的校準方法和外廓形測量精度的校準方法。 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