提高激光跟踪仪转站测量精度的技术研究

【摘要】：激光跟踪仪作为一种技术成熟、测量结果稳定可靠的高精度大尺寸测量设备,是飞机数字化装配的首选产品。在飞机装配过程中,需要频繁地利用增强参考系统(Enhanced Reference System, ERS),点对激光跟踪仪进行转站,使得测量结果从测量坐标系转换到装配坐标系下,从而在装配坐标系下控制各数字化设备协同运动,确保数字化设备与飞机部件之间、飞机各部件之间的相互位姿关系。本论文依托某机型数字化装配重点科研项目,针对提高激光跟踪仪转站测量精度的相关技术展开研究,提出了一套合理的转站测量精度评价方法,并着重研究了ERS点空间布局对转站测量精度的影响以及激光跟踪仪转站测量时的热变形补偿技术。 本文第一章介绍了国内外飞机数字化装配技术的发展状况,总结了各数字化测量设备的优缺点,给出了论文的研究背景及研究内容。第二章介绍了Leica激光跟踪仪的测量原理及其结构,并详细阐述了激光跟踪仪转站的原理。第三章阐述了飞机装配现场误差的构成,提出了通过转站测量误差评价系统转站测量精度的方法。第四章介绍了ERS点的基本布局原则,结合激光跟踪仪测量的不确定度椭球模型进行了蒙特卡洛仿真,研究了ERS点空间布局对转站测量精度的影响。第五章针对布置有ERS点的现场地面或固定工装与飞机部件膨胀规律不一致的情况,提出了一种适合复杂热变形的多膨胀中心转站测量补偿方法,有效地保证不同温度及不同站位下测量的一致性。第六章对论文的研究内容进行了总结和概括,对需要进一步分析和改进的工作进行了展望。