大型復雜物體組合測量方法研究.pdf

1、隨著機械制造尺度增加，大尺度空間內(nèi)復雜物體的形貌尺寸測量問題，已成為制約大型裝備研制與技術(shù)進步的瓶頸。大型復雜物體測量面臨著空間尺寸大、相對精度要求高、被測特征結(jié)構(gòu)復雜等問題，目前還沒有形成完善的測量理論和方法。現(xiàn)有的單站式測量方法，測量效率低，適應(yīng)性差，無法滿足大尺寸現(xiàn)場測量效率、精度統(tǒng)一及誤差控制等方面所需要求。
　　本文針對當前制造領(lǐng)域內(nèi)以重大裝備為代表的大型復雜物體精密測量問題，研究一種系統(tǒng)、創(chuàng)新的組合測量方法。論文提出了

2、組合測量方法的研究思路，闡明了組合測量基本原理、主要問題和關(guān)鍵技術(shù)，給出了明確的研究體系框架。隨后以其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)——“空間誤差”為線索，分析研究了空間非均勻誤差的分布與表達、全局精密測量控制場的構(gòu)建、激光跟蹤儀性能指標的現(xiàn)場評價以及坐標系轉(zhuǎn)站精度等重要問題，并完成了實驗驗證工作。最后結(jié)合國家“大飛機”重大科技專項，首次在外場環(huán)境、無特殊輔助工裝設(shè)施條件下實施了大型飛機全機尺寸數(shù)字化測量，將整機測量時間縮短至1~2天，并取得高質(zhì)量的數(shù)模

3、結(jié)果。論文主要研究內(nèi)容和工作如下：
　　1、總結(jié)了大型復雜物體測量的工程需求和研究現(xiàn)狀，結(jié)合應(yīng)用背景，分析單站測量模式的缺陷，提出一種以遠距離全局控制結(jié)合近距離終端測量的組合測量方法，并以此開展理論和應(yīng)用研究。
　　2、從非正交坐標測量導致的非均勻性空間誤差出發(fā)，分析了空間誤差的分布規(guī)律和表達方式，利用多測量單元（觀測量）交會測量原理，采用數(shù)學解析、蒙特卡洛仿真以及可視化誤差橢圓（球）等數(shù)值仿真方法來對空間非均勻誤差進行準確

4、表達。
　　3、全局測量控制場是決定整體測量精度和性能的關(guān)鍵，研究了利用冗余測距約束來構(gòu)建精密坐標全局測量控制場的方法。通過跟蹤儀多站位下的高精度測長值建立誤差方程，結(jié)合測長方向位移矢量約束來解算并優(yōu)化跟蹤儀測角誤差，以此評價跟蹤儀現(xiàn)場測量性能，實驗表明測量場精度在20m范圍內(nèi)優(yōu)于0.1mm。
　　4、分析了組合測量中坐標系變換的轉(zhuǎn)站精度問題，轉(zhuǎn)站精度分布涉及空間誤差傳遞規(guī)律，是空間誤差分析的基礎(chǔ)。通過坐標變換誤差傳播理論結(jié)