基于激光扫描数据的机翼壁板孔位修正及切边技术研究

发布时间：2017-07-14 06:21

  本文关键词：基于激光扫描数据的机翼壁板孔位修正及切边技术研究

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【摘要】：机翼装配中通常以骨架为基准对壁板进行定位,在传统装配方法中,机翼壁板制孔主要依靠人工测量划线来确定制孔位置以保证制孔边距,壁板净边切削操作同样采用人工划线和手工打磨方法来实现,以人工为主的操作方法效率低且精度差,而且在处理复材壁板时,现场操作环境恶劣,影响工人的身体健康。本文依托浙江大学所承担的某型飞机机翼数字化装配项目,以数字化测量技术为基础,对制孔边距以及壁板切边问题进行了深入研究,实现了基于孔边距约束和Shepard插值法的孔位修正,并保留了原有孔位分布的行列特性,为机器人提供正确的制孔位置；实现了基于骨架边界计算壁板切边轨迹,为数控加工系统提供自动化切边程序。本文首先综述了机翼数字化装配技术的国内外研究现状以及飞机装配中数字化测量技术和自动化制孔技术的应用情况。介绍了机翼部件的结构组成、装配工艺要求和装配工作中存在的难点,并重点说明了机翼数字化装配系统中机翼扫描测量系统。针对机翼骨架制孔边距超差问题,给出了孔边距的定义及计算要素,提出了一种基于孔边距约束和Shepard插值的全局制孔区域孔位修正方法,并通过算例验证了该方法的正确性。针对机翼装配精加工阶段的壁板切边问题,给出了壁板切边轨迹的定义,实现了基于k-d tree的骨架边界特征点提取,投影到壁板点云中形成切边轨迹,给出了数控加工程序的生成步骤,并通过算例验证了该方法的可行性和准确性。然后,基于PolyWorks软件的检测模块开发了专用的扫描测量系统插件,该插件可以实现激光跟踪仪和激光扫描仪的控制和数据采集、基于激光扫描测量数据和数模的孔位修正及壁板切边轨迹生成等功能。最后,对全文的工作做了相应的总结,并对未来的工作进行了展望。
【关键词】：机翼数字化装配 激光跟踪仪 激光扫描仪 制孔 边距 孔位修正 切边轨迹
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V262.4
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 引言11-12
• 1.2 机机翼数字化装配技术12-14
• 1.2.1 国内研究现状12-13
• 1.2.2 国外研究现状13-14
• 1.3 数字化测量技术14-18
• 1.4 自动化制孔技术18-19
• 1.5 本课题研究背景和意义19-20
• 1.6 论文结构20-21
• 第二章 机翼扫描测量系统21-38
• 2.1 引言21-22
• 2.2 机翼数字化装配系统22-26
• 2.3 机翼扫描测量系统26-35
• 2.3.1 系统组成26-31
• 2.3.2 扫描测量工作原理31-34
• 2.3.3 扫描测量不确定度34-35
• 2.4 测量方案35-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第三章 基于孔边距约束和Shepard插值的孔位修正方法38-56
• 3.1 引言38
• 3.2 孔边距的定义38-41
• 3.3 孔位和边界的确定41-47
• 3.3.1 计算实际孔位41
• 3.3.2 点云数据组织及体邻域计算41-43
• 3.3.3 识别边界特征点43-45
• 3.3.4 构造边界Ferguson曲线45-47
• 3.4 基于孔边距的孔位修正47-50
• 3.4.1 计算孔边距47-49
• 3.4.2 孔位修正策略49-50
• 3.5 算例分析50-55
• 3.6 本章小结55-56
• 第四章 基于骨架边界的壁板切边轨迹生成56-66
• 4.1 引言56-57
• 4.2 壁板切边轨迹的定义57-58
• 4.3 边界特征点的提取58-60
• 4.3.1 k-d tree法58-59
• 4.3.2 k-d tree法建立点的拓扑关系59-60
• 4.3.3 基于k-d tree法提取边界特征点60
• 4.4 最近点及点法矢的求取60-61
• 4.5 切边数控加工程序的生成步骤61-62
• 4.6 算例分析62-65
• 4.7 本章小结65-66
• 第五章 扫描测量软件开发66-79
• 5.1 引言66-67
• 5.2 数据预处理67-69
• 5.2.1 点云去噪67-68
• 5.2.2 点云三角化68
• 5.2.3 点云配准68-69
• 5.3 基于PolyWorks软件二次开发69-78
• 5.3.1 PolyWorks软件的工作流程69-70
• 5.3.2 开发环境和工具70
• 5.3.3 功能模块设计70-72
• 5.3.4 人机交互界面设计72-78
• 5.4 本章小结78-79
• 第六章 总结与展望79-81
• 6.1 总结79-80
• 6.2 展望80-81
• 参考文献81-85
• 发表论文85

【参考文献】

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本文编号：539999