结合反射面特性的改进ICP精度评价技术

天线反射面工作精度要求高,加工及装配易造成型面精度损失,为保证天线反射面的在轨工作性能,在天线反射面研制过程中需要反复多次测量及评价其型面精度。针对传统ICP算法在天线反射面型面评价中表现出的最近迭代点查找复杂、收敛局部最优等问题,提出利用刚体位移及抛物面单调性特点改进最近迭代点查找及反射面型面精度的新方法。并以MATLAB GUI为软件开发平台,设计了可视化人机交互界面,实现了天线反射面型面精度的快速评价。方法和系统已应用至多型号不同口径天线反射面研制过程中,准确、高效地解决了天线反射面的型面评价问题,应用效果良好。

多站大尺寸测量仪坐标系转换的Procrustes方法

提出了用7参数Procrustes方法建立了具有尺度因子的7参数坐标转换模型对多站大尺寸坐标测量仪坐标数据进行转换。首先,根据大尺寸测量仪坐标转换的原理,建立了7参数大尺寸坐标转换的非线性模型,并具体分析了Procrustes方法及其对坐标转换的适用性和重心法的转换过程。然后,列出了7参数Procrustes坐标转换方法的具体算法步骤;最后,利用该方法对一台Faro激光跟踪仪在移站前后的实际测量数据进行了坐标转换验证。对所得结果与激光跟踪仪配套软件移站的结果以及重心法的测量结果进行了比较,还利用所得的转换参数对一已知长度的基准尺两端坐标值进行转换验证。结果表明:利用7参数Procrustes方法得到坐标转换后x、y、z三个轴的最大误差分别为24.5μm、42.5μm和32.8μm,转换结果的中误差为17.1μm,远远高于配套软件以及重心法的转换精度。另外,用转换后的坐标值计算基准尺长度的极差为36μm。该坐标转换方法也可用于不同种类的坐标测量仪的数据匹配。

基于MATLAB GUI的机械臂末端位姿评价系统设计与实现

针对空间机械臂末端位姿动态测量数据量大、数据处理复杂以及效率低等问题,在激光跟踪仪动态测量空间机械臂末端位姿的基础上,以MATLAB GUI为软件开发平台,设计了可视化人机交互界面,实现了空间机械臂末端位姿及速度、加速度等动态参数的快速评价。实验表明,该系统可以实现对空间机械臂末端位姿测量数据的处理,准确、高效地解决了空间机械臂末端位姿动态测量后的数据处理问题。

大型舱体螺纹孔位置精度测量方法分析

通过螺纹孔测量试验,获得了三坐标测量机测量的光孔与螺纹孔孔位偏差、激光跟踪仪和三坐标测量机测量的螺纹孔孔位偏差,分析了螺纹孔孔位偏差与其轴线相对端面垂直度的相关性,并获得了螺纹配合的间隙量。试验数据表明,激光跟踪仪和三坐标测量机测量的螺纹孔数据一致性较好,基于测量工装的螺纹孔位置测量数据与光孔测量数据最大偏差约0.2mm,螺纹孔垂直度误差是造成此偏差的一个因素,但螺纹配合的不确定性和容差性使此偏差对螺纹孔的使用影响较小。

基于CAD模型的碳纤维复合材料天线反射面精度测量

针对天线反射面研制过程中的精度测量,提出一种基于CAD模型的自动测量技术和反射面数据处理技术的精度测量方法。在测点均匀布局规划和工件与模型对齐的基础上,自动获取反射面的完整测量数据,利用最优化算法使实测数据和理论模型达到最佳匹配,实现反射面面形精度的准确评价并获得变换矩阵。最终通过偏差矢量图表达天线反射面的面形偏差趋势,并利用获得的变换矩阵修正加工基准,有效保证了反射面的成型精度和加工精度,工程应用表明该方法较好地满足了反射面制造过程中的测量需求。

大口径碳纤维复合材料天线反射器模具在位测量技术

针对碳纤维复合材料模具修形过程中的型面精度测量,研究一种基于机器人和激光跟踪三维测量系统的在位测量技术。通过测量轨迹规划、坐标系变换,关联在位测量系统中的各个单元,实现两个系统的运动-跟随-采样的连续动作,完成模具型面点云的自动高效采样。在此基础上,研究抛物面型面精度评价算法,实现实测点云和理论模型的最佳拟合,从而获得模具型面精度。结果表明:利用在位测量技术,测量效率大幅提高,型面精度的数值和图形结果能够辅助模具的高效修形。

薄板类工件视觉测量方法的应用

结构板是构成航天器主结构的重要部件,已成为航天器结构中普遍使用的结构形式。随着激光切割机的应用,结构板上.下面板等薄板工件外形结构趋于复杂化,如何在快速完成对薄板工件不规则轮廓、孔位、孔径的测量,是当前薄板工件生产行业的一项难题。针对薄板工件检测的技术难题,提出使用视觉测量技术,对薄板工件外形进行轮廓及孔位提取,利用实测数据与CAD比对,精确.快速完成薄板工件测量。经验证,视觉测量技术能够满足薄板工件检测精度要求,有效提高板工件检测效率,改善生产瓶颈,提高产线产能。

卫星太阳翼对中度测量不确定度分析

现代航天器都带有可展开的大型太阳翼,其展开性能参数是衡量太阳翼技术状态的最主要参考依据,这些参数测量的准确性和有效性是决定太阳翼最终技术指标是否满足要求的基本条件。正确的分析卫星太阳翼关键特征参数测量不确定度及误差传递在卫星太阳翼地面展开试验中非常重要。在研究利用蒙特卡洛方法分析测量不确定度及误差传递要求的基础上,分析并确定了太阳翼对中度各输入量的抽样方案和数据传递模型,得到了最终结果的测量不确定度并分析了各环节误差传递的情况。MCM法不需要使用高阶偏导计算灵敏系数、协方差、有效自由度等,降低了分析和计算难度,验证了其在计算复杂任务测量不确定度方面的明显优势。

基于机器人的抛物面天线自动检测技术研究

针对高精度抛物面天线快速测量的难题,提出了基于机器人的三维自动扫描测量方法。通过robotmaster软件对机器人运动轨迹进行路径规划和离线编程,生成用于天线三维扫描的自动测量程序,并在现场经过对机器人运动路径调试后,驱动集成夹持在机器人末端的三维光学扫描仪完成天线表面的自动扫描测量。利用ATOSProfessional测量软件对实际扫描数据与理论三维模型比对,分析产品的尺寸和形状偏差,并将测量结果与三坐标测量结果比对验证。结果表明,通过这种基于机器人与三维扫描集成的新测量系统对天线自动测量,可有效提高天线产品的测量效率和质量可靠性,可在一定程度上扩大天线面型测量范围,具有较大应用价值,为提高复合材料抛物面天线制造效率和精度奠定了基础。

星载大型天线平面度智能移动摄影测量技术研究

卫星大型SAR天线具有面积大、精度高的特点,针对人工摄影测量的方法检测效率低,测量结果一致性难以保证的问题,设计开发了一种智能移动自动化摄影测量系统。按照摄影测量中图像重叠率和交会角的要求,设计了最优的移动路径和测量程序,并对天线表面的图像和三维空间点坐标信息进行了自动采集和识别,利用最小二乘拟合算法对平面度进行自动评价。本文采用了该系统在大型SAR天线多次展开试验过程中完成了对卫星天线平面度的高精度、自动化、快速测量,满足了9米X2米范围内平面度小于1.5mm,重复性优于0.1mm的精度要求,实现了大尺寸天线的高效测量和实时反馈的应用效果。

基于三坐标测量机的立方镜标定精度分析

立方镜是航天器产品制造过程中不可缺少的工艺基准。针对基于三坐标测量机的立方镜标定精度问题,进行了不同采样策略的采样试验,获得了立方镜夹角测量重复性数据。并利用解析法和蒙特卡罗方法两种理论分析方法分别对立方镜相邻面夹角测量不确定度进行了评估。数据表明,试验和理论分析结果一致,两种理论分析方法得到的立方镜相邻面夹角测量不确定度相差微小,且夹角的测量不确定度随着采样点的数量增多而减小,最小接近0.0020°。利用理论分析的方法可以进行面向测量任务的立方镜标定精度的评估和采样规划。

一种三维扫描检测转台式辅助工装

在使用标志点拼接的激光扫描系统时,复杂曲面零件上需要粘贴大量标志点,零件数量多时,标志点的粘贴导致零件扫描效率下降,引起零件扫描成本升高。为此,提出设计一种转台式标志点固定辅助工装,针对不同零件改变工装装配形式,完全利用固定工装上的标志点取代零件上的标志点。通过试验验证表明,该辅助工装在保证零件扫描精度的前提下,可快速获取零件表面点云,在有效提高零件扫描效率的同时极大地降低了扫描成本。