基于Metrascan与激光雷达融合的飞机外形数字化测量方法研究

为高精度、高效率地实现飞机数字化测量,提出了一种融合Metrascan和激光雷达这两种先进测量技术优势的数字化测量方法,以精度较高的激光雷达坐标系作为基准转换坐标系,提高了Metrascan的大尺寸测量精度。针对飞机外形特征及测量设备的不同性能,建立了飞机外形数字化测量模型,以及激光雷达与Metrascan检测不确定度模型,并结合激光雷达在实际测量中的可达性情况对测量网络的精度进行了仿真分析。最后通过对某型飞机的多次测量,验证了基于Metrascan与激光雷达融合的飞机外形数字化测量方法可高精度、高效率地实现飞机外形数字化测量。     

基于激光雷达的飞机水平测量

介绍了激光雷达测量系统的测量原理,分析了传统飞机水平测量方法的不足.为满足飞机对部件安装准确度的更高要求,提出在全机水平测量工序中采用数字化测量设备--激光雷达.通过分析测量基准、确定激光雷达的摆放位置、建立机体坐标系及利用研发的数据处理软件进行数据分析处理等环节,制定了基于激光雷达的飞机水平测量方案.应用表明,该方案在测量精度、自动化程度和测量数据处理等方面具有明显的优点,并且极大地降低了劳动强度,提高了工作效率.     

柔性支柱式多量程飞机重量重心 自动测量系统设计及研究

本文提出了一种柔性支柱式多量程飞机重量重心自动测量系统,包括飞机重量重心测量子系统、柔性支柱、柔性支柱支撑平台自动调整子系统、柔性支柱安全快捷对位和同步升降控制子系统、飞机自动调平和姿态调整子系统、系统软件、电气控制子系统、数据采集与计算机控制子系统、系统侧向力消除装置的设计,基于该系统可实现多机型多量程飞机重量重心的快捷、自动测量。     

多量程数字式飞机重量重心自动测量系统设计及研究

本文提出了一种多量程数字式飞机重量重心自动测量系统,包括多量程数字式电子平台秤、四丝杠同步升降平台装置、前秤移动自封系统、飞机自动调平和姿态调整系统、飞机机轮轮距自动测量系统的设计,基于该系统可实现多机型飞机重量重心的快捷、轻松自动测量。     

基于激光雷达的飞机水平测量

介绍了激光雷达测量系统的测量原理,分析了传统飞机水平测量方法的不足。为满足飞机对部件安装准确度的更高要求,提出在全机水平测量工序中采用数字化测量设备——激光雷达。通过分析测量基准、确定激光雷达的摆放位置、建立机体坐标系及利用研发的数据处理软件进行数据分析处理等环节,制定了基于激光雷达的飞机水平测量方案。应用表明,该方案在测量精度、自动化程度和测量数据处理等方面具有明显的优点,并且极大地降低了劳动强度,提高了工作效率。     

空中节点的测时差定位算法

用时差法对空中节点进行定位,地面至少需要三个或更多个地面基站工作,而地面基站的布站形式对定位的精度又有很大影响.为确保定位精度与布站形式有关,要求在相同的测试条件下进行测试.时差定位处理地面基站发送到节点的信号的到达时间差测量数据对空中节点进行定位的.要确定三维空间的任一节点至少需要四个站形成三个单边双曲面来确定节点的位置.随后用数学方法求解出模型的定位精度.最后对几种不同的布站进行了仿真,得到了哪种布站精度高.     

全站仪测量自行火炮身管指向的方法改进

在实现自行火炮身管指向测量的各类方法中,全站仪测量法综合性能表现良好。但传统全站仪测量身管指向方法存在缺乏北向基准、存在轴线模拟误差的问题,因此提出了一种基于旋转矩阵的全站仪测量自行火炮身管真实指向方法。然后,利用欧拉-罗德里格斯公式推导出标记点连线与真实轴线指向的偏差公式,进而得到了真实指向相对于各观测量的不确定度模型。随后,为了减小测量方法的误差,研究了全站仪最佳布站位置,并基于蒙特卡罗方法原理进行寻优解算。最后,进行了模拟身管实装实验,实验结果表明,最佳布站方式下的测量不确定度在0.1以内,验证了本方法的可行性和准确性,抑制了由于布站方式引起的测量误差。     

基于Monte Carlo法的光电跟踪测量系统精度分析和布站优化方法

提出一种基于Monte Carlo法的光电跟踪测量系统的分析方法,使用坐标变换方法对光电经纬仪建立了包含照准差、横轴差、竖轴差、传感器误差和编码器误差准确的Verilog-A模型,使用最坏情况法和Monte Carlo法分析了各种误差源对系统性能的影响。并对双站交汇的布站进行了优化,在考虑经纬仪本身误差源和站点位置误差的情况下,使用Monte Carlo法计算了针对特定弹道轨迹的最优布站选择。该方法对光电跟踪测量系统设计具有一定的指导作用。     

基于蒙特卡罗仿真方法的大尺寸测量不确定度分析

为评价大尺寸测量不确定度,特别是多站融合测量不确定度,引入蒙特卡罗仿真方法.该方法根据各传感器单元的概率特性重复采样,生成测量结果的样本,统计样本得到坐标测量不确定度,并利用计算机可视化样本的三维散点图.通过不同样本数对运算时问和准确性影响的实验,确定样本数为500.以激光跟踪仪为例进行实验,比较蒙特卡罗法、统计法和解析法三种方法得到的不确定度结果,吻合情况较好,其中与解析法比较最大偏差仅为2.7 um实验结果表明,蒙特卡罗仿真方法可以准确评价大尺寸测量仪器及多站融合测量不确定度,融合精度优于各局部精度.     

基于遗传算法的光电经纬仪布站优化设计

对光电经纬仪的布站优化设计进行了研究。针对原有光电经纬仪布站优化仅进行定性分析、定位精度不高的问题,提出了根据布站几何与定位精度的精确关系建立布站优化模型,并用小生境遗传算法求解的方法。首先分析了光电经纬仪布站几何与定位精度的关系,构造了布站优化的目标函数,然后全面考虑了实际工程应用的约束条件:光测设备性能约束、光测设备与太阳夹角的约束、布站区域约束;在此基础上,用小生境遗传算法对光电经纬仪的布站优化模型进行求解。最后给出了仿真实例,仿真结果表明了该方法的正确性、有效性和稳定性。     

现场大空间测量中精密三维坐标控制网的建立

全局测量与精度控制是超大空间内精密测量的基础,决定着整体测量的性能和适用性。为提高整体空间测量精度,同时解决定向及尺度问题,必须在全局空间内布设高精度测量控制网。三维坐标测量作为几何量测量的重要代表,是建立控制网最直接且约束最强的控制条件。为建立大空间精密三维坐标控制网,采用激光跟踪仪多站位对空间全局控制点进行三维坐标测量,结合奇异值分解算法完成各站位的方位定向,并利用激光跟踪仪极高精度的测距值作为约束,对跟踪仪测角误差进行优化,进一步提高坐标控制网的精度。将该控制网建立方法应用于某飞机机翼表面形貌测量,实现激光跟踪仪全局控制与终端摄影测量的高效组合,以不同若干站位下全局控制点间距离比对结果表明该控制网对现场测量精度和可靠性的提高具有良好效果。     

面向特大型齿轮的激光跟踪多站位定位

提出了面向特大型齿轮的激光跟踪多站位定位测量方法以提高特大型齿轮激光跟踪在位测量系统的齿轮定位精度并精确确定测量仪器与被测齿轮位置与姿态的关系。根据激光跟踪仪多站位测量提供的冗余数据优化求解空间两点间共线方程,建立了特大型齿轮激光跟踪多站位测量模型。然后,提出了利用奇异值分解修正多站位测量模型解析矩阵条件数的方法。 实验结果表明,使用多站位测量模型求得的不同站位待测点间距离的标准差的均值为0.008 mm,明显小于直接在不同站位下测量的标准差均值0.024 mm,表明多站位测量模型具有良好精度控制效果。本文的研究提高了齿轮定位时所需测量点的三维测量精度,为特大型齿轮激光跟踪多站位测量系统建立齿轮坐标模型提供了可靠的数据来源。     

远距离三维坐标测量中双目视觉系统结构参数的优化

针对双目视觉系统对远距离大视场复杂地形环境下目标点三维坐标的测量,研究了优化系统结构,提高双目视觉系统坐标测量精度的方法。分析了系统结构参数对测量精度的影响,通过在监测区域内设置靶标对系统进行标定。测量时,将获取的目标点图像信息代入测量模型进行解算,从而获得目标点的空间三维坐标。仿真分析了系统结构参数中调平传感器精度以及系统布局方式对三维坐标测量精度的影响,得出了其误差影响趋势。在此基础上,提出系统调平传感器精度为±0.1°的要求以及系统合理的布局方式,为构建双目视觉测量系统的布局提供参考。对直径200m的区域进行了监测,结果显示目标点的相对定位误差均小于0.33%,满足系统的精度指标要求,同时使得系统现场架设更加方便快捷,避免了盲目性。     

基于实验设计的再制造物流网络的健壮性设计

回收产品到达时间、数量和质量的不确定性,可降低再制造物流网络的稳定性和柔性。对此提出了健壮性设计,以提高系统的稳定性;建立了再制造物流网络数学健壮性模型,该模型通过分布函数反映不确定性因素;采用实验设计与数学仿真相结合的方法对系统进行了敏感性分析;研究每个因素和水平对系统的影响,并找出了主因素和最优的组合,同时也探讨了因素个数、各因素的水平数及实验的设计过程;最后,通过实例说明了健壮性设计过程。     

千斤顶式飞机重量重心测量系统的研究及应用

本文阐述了千斤顶式飞机重量重心测量系统的组成、原理,并分析了千斤顶顶升过程中由于飞机机翼、机身绕性变形以及飞机称重时的姿态调整过程中千斤顶支撑点相对位置变化等因素,所产生的侧向力对系统测量精度的影响以及提出如何有效消除或减小侧向力对系统测量准确度影响的有效措施。     

利用弹性网络算法求解大型三坐标测量机几何误差的方法

为提高大型三坐标测量机(CMM)的精度,修正空间几何误差,研究利用激光追踪仪多站位测量技术取代实物基准,提出了基于弹性网络算法求解CMM几何误差的方法。基于激光追踪仪多站位测量技术,结合L-M算法,实现CMM空间规划点体积误差的高精度测量,有效提高测量效率。利用弹性网络算法解算CMM准刚体模型,解决模型求解存在多重共线的难题,实现CMM几何误差的求解;将方程组中部分系数为0的项结合体积误差与单轴几何误差的关系模型来求解几何误差。实验搭建了激光追踪多站位测量系统,测量了CMM的空间待测点体积误差。实验结果表明,提出的方法可以有效求解大型CMM的几何误差。     

功率因数自动记录仪的设计

对电网电压与电流相位测量的接口电路进行了设计,分析了功率因数的测量原理,提出了基于单片机AT89S51的硬件和软件设计方法。实际应用表明,该记录仪实现了功率因数的数字显示和自动记录。     

激光跟踪仪测角误差的现场评价

激光跟踪仪是基于角度传感和测长技术相结合的球坐标测量系统,其长度测量采用激光干涉测长方法,可直接溯源至激光波长,因此,激光跟踪仪的长度测量精度远高于角度测量精度,相对而言,测角误差就成为评价跟踪仪测量精度的重要指标。为了对现场测量激光跟踪仪的测角误差进行快速有效地评价,采用跟踪仪多站位对空间中测量区域内若干个被测点进行测量,与传统基于角度交汇原理的多站位冗余测量不同,利用各站位所观测的高精度测长值建立误差方程,并通过测长方向的矢量位移对跟踪仪测长误差进行约束,获得被测点三维坐标在跟踪仪水平角和垂直角方向上的改正值,以此来评价激光跟踪仪的测角误差。通过Leica激光跟踪仪AT901-LR进行了多站位测角误差评价实验,在现场测量条件下,跟踪仪水平和垂直方向测角误差约为0.003 mm/m(1σ),符合跟踪仪的测量误差特性。     

Dimensional and angular measurements using least squares and neural networks

In this study a machine vision approach is developed for dimensional and angular measurements of manufactured components comprising straight line segments. We aim at the measurements of distance between two parallel lines and angle between two intersecting lines using both least mean square (LMS) and artificial neural network (ANN) techniques. LMS models estimate the line parameters based on the sum of squared perpendicular distances, rather than the vertical distances, between the observed data points and the line. A set of 23 gauge blocks of varying sizes is used to evaluate the performance of the LMS line estimators. Experimental results show that the measurement errors of the LMS models are affected by the line length and orientation of digital images. ANN techniques are, therefore, used to adjust the measurement errors resulting from the LMS models. Two back-propagation neural networks are developed, one for measuring the distance between two parallel lines, and the other for measuring the angle between two intersecting lines. Experimental results show that the ANNs are very effective for correcting the measurement errors regardless of line lengths and orientations of digital images. A 90% improvement in measurement accuracy for the ANN compared to the LMS was achieved. By using the ANNs, the measurement accuracy and flexibility in manufacturing applications can be significantly improved.     

Reducing the uncertainty in real-time impedance measurements

This paper arises from the exigency of enhancing the performance of a VXI-based digital meter designed for real-time tracking of impedance. Specifically, the metrological characterization of the meter has put into evidence that the experienced measurement uncertainty is mostly due to wide-band noise corrupting the acquired signals. With the aim of reducing its noise susceptibility without compromising the measurement rate, two digital signal-processing solutions are proposed. The first one pre-processes the acquired signals by means of predictive digital filtering for improving zero-crossing detection and, consequently, granting more reliable phase displacement measurements. The second solution evaluates the inner product of the signals of interest in order to average noise during the course of measurement, thus limiting its effect on the overall uncertainty. Many impedance measurements are carried out to draw a proper comparison between the proposed solutions.