薄壁回轉(zhuǎn)體幾何參數(shù)精密測(cè)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(duì)薄壁回轉(zhuǎn)體的制造精度有著嚴(yán)格的要求。對(duì)薄壁回轉(zhuǎn)體的外廓形、壁厚等幾何參數(shù)進(jìn)行精密測(cè)量是檢驗(yàn)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(duì)幾何參數(shù)的測(cè)量精度要求高(微米級(jí))，目前尚無(wú)現(xiàn)成的測(cè)量設(shè)備和測(cè)量技術(shù)能在測(cè)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(dòng)薄壁回轉(zhuǎn)體幾何參數(shù)測(cè)量設(shè)備。 本論文主要

2、針對(duì)薄壁回轉(zhuǎn)體幾何參數(shù)檢測(cè)設(shè)備的測(cè)量路徑規(guī)劃、軌跡規(guī)劃的數(shù)學(xué)方法、測(cè)量系統(tǒng)精度分析補(bǔ)償及校準(zhǔn)方法和測(cè)量軌跡規(guī)劃的軟件開(kāi)發(fā)等方面展開(kāi)研究。 提出了薄壁回轉(zhuǎn)體外廓型面和壁厚測(cè)量的路徑規(guī)劃方案。根據(jù)測(cè)量采樣和測(cè)量時(shí)間的要求從幾種路徑規(guī)劃方案中選擇出一種最佳的測(cè)量路徑，從而達(dá)到了有序、快速、高效地測(cè)量外廓表面上的各個(gè)實(shí)際點(diǎn)坐標(biāo)及其法向壁厚的目的。 針對(duì)外輪廓測(cè)量得到的數(shù)據(jù)，利用三階曲線插值算法計(jì)算母線插值點(diǎn)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(cè)量頭架沿測(cè)點(diǎn)切線方向等長(zhǎng)點(diǎn)跡線運(yùn)動(dòng)測(cè)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(cè)量運(yùn)動(dòng)軌跡生成的算法，并且將以往兩工位上測(cè)量改成一工位上測(cè)量，這種改進(jìn)減少了由變化工位所帶來(lái)的位置誤差，簡(jiǎn)化了工序，提高了精度。 在數(shù)據(jù)處理方面，研究了原始測(cè)量數(shù)據(jù)中奇異點(diǎn)的剔除、數(shù)據(jù)的截?cái)嗯c延拓方法和數(shù)據(jù)的一致化處理方法，解決了測(cè)量數(shù)據(jù)中存在的噪聲、測(cè)量數(shù)據(jù)不均勻、邊界不整齊等問(wèn)題。 根據(jù)測(cè)量系統(tǒng)

4、的精度要求，研究了一套測(cè)量系統(tǒng)精度分析補(bǔ)償方法和校準(zhǔn)方法。測(cè)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(cè)量鉗鉸接點(diǎn)的位置誤差對(duì)幾何厚度測(cè)量精度的影響。幾何測(cè)量設(shè)備校準(zhǔn)方法的研究主要包括法向壁厚測(cè)量精度的校準(zhǔn)方法和外廓形測(cè)量精度的校準(zhǔn)方法。 開(kāi)發(fā)了幾何參數(shù)測(cè)量軌跡規(guī)劃的軟件系統(tǒng)。使用VC++編程技術(shù)，實(shí)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(cè)