基于WMPS的飞机大部件对接测控技术

现有的飞机大部件对接系统主要利用激光跟踪仪对部件位姿进行测量定位,可以达到较高精度.但由于激光跟踪仪每次只能测量一个靶球,故在效率上满足不了对接需求.工作空间测量定位系统(WMPS,Workspace Measuring and Positioning System)作为一种新型的、采用光平面交会原理的大尺寸三维坐标测量系统,具有测量精度高、测量效率高、测量范围大等特点,在大尺寸数字化测量及装配等领域具有重要应用价值.提出了一种基于wMPS系统进行飞机大部件对接的测控技术,能够同时满足对接过程中测量精度和测量效率的要求.     

基于旋转平面激光扫描测角的新型坐标测量系统

为了满足现代制造业中超大尺寸测量高效高精度的要求,以空间角度交汇测量原理为基础,提出了一种新的三维坐标测量系统.介绍了该系统的测量原理,分析了系统的几何模型.结合测量原理和结构对系统精度的影响,对系统的重要部件进行了结构设计分析,完成整个系统的设计.最后通过实验数据验证该系统的可行性,该系统在6m的测量距离精度可达±0.15 mm.     

新型三维形貌测量系统SIFT算法改进研究

将测绘领域的三线阵摄影测量原理应用于运动物体三维形貌测量,提出一种基于三线阵CCD的新型三维形貌测量方法。针对新型测量系统获取的三线阵CCD影像同名点匹配问题,研究了常用的影像匹配算法,并选用SIFT匹配算法。由于传统SIFT匹配算法处理大尺寸图像耗时长、提取匹配点数少等不足,对算法进行优化,并提出基于新型大尺寸三维形貌测量系统的匹配搜索策略,确定最优匹配阈值,最后通过对比实验进行验证。实验表明,改进的算法能够解决匹配影像视角变化等问题,缩短算法处理时间,增加匹配点数,提高算法性能。     

一种新型三维精密工作台的设计与应用

为满足超精密表面形貌测量对工作台的大量程、超精密和三维扫描的要求,设计了一种新型三维精密工作台。工作台由自带计量系统的二维工作台和垂直扫描工作台组成。测量时闭环系统控制二维工作台的位移;同时,Z方向位移执行单元驱动垂直扫描工作台,实现了垂直方向上的精确定位。将研制的工作台与现有的位移传感器组合成表面形貌测量系统,对标准样板的粗糙度进行测量,其测量示值误差均在5%以内。结果表明,所设计的三维精密工作台能够满足使用要求。     

航空发动机高压涡轮转子轴向位移径向测量技术研究

为解决航空发动机高压涡轮转子轴向位移测量难题,提出了一种轴向位移径向测量的方法。通过该方法,建立了轴向位移与径向测量参数的关系模型;研制了轴向位移专用校准装置并设计了轴向位移校准方法;构建了一套耐高温轴向位移径向测量系统,该系统采用耐高温测量探头,满足航空发动机整机测试环境和结构特点的测量要求;完成了测量系统整机试验验证,在地面试验过程中进行高压涡轮转子轴向位移测量,得到轴向位移随发动机转速的变化规律。     

数字孪生水下三维实景数据底板获取技术研究

为了获取高精度的水下三维模型细节纹理结构,满足数字孪生建设对水下三维实景数据底板获取的需求,实现对水下构筑物的实时可视化动态监测,基于GNSS技术、USBL技术研究构建了水陆一体化定位技术,融合水陆一体化定位技术、有缆ROV和水下摄影测量设备等研发了水下摄影测量系统,实现了数字孪生水下三维实景数据底板的获取,并采用多波束测深系统、水下三维全景成像声纳系统等对水下摄影测量系统获取的三维实景模型数据成果精度进行了验证,结果表明：水下摄影测量系统获取的三维实景模型精度满足规范要求,可用于数字孪生流域、工程等水下基础数据底板的建设,也可为水下高精度三维场景重构再现和水利工程水下构筑物实时动态监测提供技术支撑。     

基于非参数相机标定的位移在线检测系统

物体受外力作用时因发生位移变形而导致结构损坏。针对该问题,以双目视觉原理建立物体三维数学模型,研究相机标定和特征提取,完成特征匹配,恢复标识点三维几何信息,得到物体位移。由于传统的相机标定法在常规尺寸应用中精度较高,一旦超出视场范围其测量精度迅速降低,不适于大视场测量,因此引入一种针对大视场测量的非参数相机标定法,并建立基于非参数的成像模型。通过在不同环境下分别对2种标定方法进行精度对比实验,结果表明,非参数相机标定法比传统的参数相机标定法精度提高约72.5%,且稳定性好,可满足物体位移测量的需求。     

机载倾斜摄影数据在三维建模及单斜片测量中的应用

机载倾斜摄影测量系统是对常规摄影测量系统的改进和发展,它能够获取常规摄影无法得到的地物立面的纹理信息和几何信息,在数字城市构建中具有重要的意义.本文利用机载倾斜摄影数据进行了三维建模和单斜片测量的应用研究与实验,初步实验表明,倾斜摄影数据应用于三维建模单斜片测量是可行的,具有较好的应用前景.     

飞机尾翼转角测量系统设计

针对飞机尾翼转角测量及远距离监控问题,设计了一种基于数字式MEMS加速度传感器测量飞机尾翼转角的测量系统;分析了电容式加速传感器测角原理;利用数字式MEMS加速度传感器ADXL345,结合无线ZigBee技术采用CC2430模块,以嵌入式STM32单片机作为控制器构建了一种测量飞机尾翼转角大小的测量系统;采用三维转台对飞机尾翼转动进行了模拟,完成了±90°范围内转角的测量;实验结果表明,在±90°转角范围内,测量误差的最大值为0.277°,满足小于0.3°的误差要求;该测量系统可以有效地完成飞机尾翼转角测量工作。     

三视角线激光三维人体尺寸视觉测量系统的研究

针对服装行业中大批量量身定制,满足不同体格的人体尺寸测量需求,实现测量生产一体化,研究并实现了采用三视角线激光结构光的三维人体尺寸测量系统;该系统采用张氏标定法标定多个摄像机,并将求得的标定矩阵统一到一个摄像机下,然后对采集得到的扫描光条图像进行滤波去噪,光条细化等处理,最后实现测量目标的三维重构;实验结果表明,该系统成本较低,操作简便,测量精度能够满足制衣用人体尺寸的要求,具有较高的性价比,有广阔的市场前景。     

基于CFD方法的前支杆试飞测量装置误差分析

准确可靠的大气数据信息对飞行器的安全至关重要.处于研制阶段的大气数据系统往往存在一定程度的误差,需要在试飞阶段予以校准.试验机上加装的试飞测量装置要求尽可能地接近未受扰动的气流,同时减少对飞机已有大气数据系统的影响.采用计算流体力学方法,对某型民机进行数值模拟,确定了前支杆试飞测量装置的安装位置和长度,获得了前支杆的位置误差并评估了对飞机已有大气数据系统的影响.研究表明,选定前支杆长度情况下,前支杆测量的静压测量误差引起的高度误差偏大,对现有大气数据系统静压亦有一定影响,对迎角影响较小.这一结果可作为某型民机确定空速校准方法的依据,亦可作为其他飞机在空速校准方案选用方面的参考.     

拖锥在空速系统校准中的应用

大型运输类飞机试飞过程中,空速系统校准是一个非常重要的科目。分析了飞机空速系统静压测量的基本原理,给出了使用拖锥法测量空速的详细方案和系统组成,提出了使用该方法完成飞机空速系统校准时需要完成的各种实验室实验、校准方法、补偿方法、飞行试验、试验结果与误差分析、注意事项等。     

基于线性补偿的测距传感器结构设计与参数优化

本文分析了传统的三角法结构和原理,传统的三角法测量虽然测量精度较高,但是测量范围小,为此引出了新的设计方案,推导出了测距方程表达式,并对其参数进行了优化,此结构与传统三角法结构相比,在不改变线阵CCD传感器尺寸的情况下,适当改变各参数的大小可大大提高测量范围.由于各参数之间的约束关系及三角法的结构造成在大量程测量时线性...     

自适应显式互补滤波在六旋翼飞行器中的应用

针对六旋翼飞行器的惯性传感器在测量过程中存在漂移的问题,提出了基于自适应显式互补滤波的姿态解算算法,并对该算法的原理和稳定性进行分析;搭建了六旋翼飞行器的实验测试装置,并进行机体的动、静态测试实验.在实验中,对自适应显式互补滤波算法、显式互补滤波算法以及陀螺仪传感器测量方法进行比较.实验结果表明:自适应显式互补滤波算法能够实现惯性传感器的解算姿态角误差收敛,且动态误差最小.     

角位移传感器数据处理算法实现

介绍了角位移传感器数据处理中融合算法和软件滤波算法的原理,根据系统构成提出了在单片机中完成该算法的设计思路,给出了利用汇编语言实现两种算法的程序流程;针对控制系统时间要求,对滤波算法进行了优化设计;通过仿真和测试得出,数据处理程序运行时间满足控制系统指标要求,特别是在旋转变压器按固定方位旋转的实际测量中,记录多组测角数据并进行误差分析,其均方根误差曲线与系统指标拟合良好,且完全收敛于指标范围;这更说明了该数据处理方法设计合理,简单易行,可推广应用于其它测量系统。     

新型大量程X-Y-θ三自由度栅式电容位移传感器设计

提出实现大量程X-Y-θ三自由度位移测量的栅式电容位移传感器设计并分析其测量特性。考虑偏航角误差影响,建立典型直线型栅式电容位移传感器偏航角误差模型,分析偏航角误差对线性位移测量精度的影响。并依此提出X-Y-θ三自由度位移测量新方法,通过和差化积解耦算法分离偏航角误差对X-Y线性位移测量的影响,同时输出偏航角位移量。实验结果表明,所设计的传感器偏航角位移θ为0.2°,0.4°,0.8°和2.0°时,X-Y线性位移信号的非线性度维持在0.24%~0.62%之间,拟合输出偏航角位移信号的最大误差量不超过0.01°。三自由度位移量解耦效果明显,测量稳定性得到显著改善。     

作战用固定翼无人机落地姿态平衡控制系统设计

为解决当前控制系统存在对无人机落地高度测量误差大,落地各姿态角度大等问题,设计了作战用固定翼无人机落地姿态平衡控制系统。选用CMOS模拟多路复用器ADG508单芯片,对系统硬件电源电路、AD转换电路、信号采集电路、时钟复位电路、存储扩展电路及调试与接口电路进行优化,通过测量无人机落地姿态,完成系统软件设计,结合硬件与软件部分,实现作战用固定翼无人机落地姿态平衡控制系统的设计。实验结果表明,改进系统对无人机落地高度测量误差小,落地俯仰角、横滚角及偏航角小,具有较好的平衡控制效果,充分满足姿态测量需求。     

基片式FBG在飞机蒙皮测试中的对称补偿研究

基片式FBG传感器封装结构在应变测试中受到广泛关注,尤其是在航空航天领域,其粘贴方式对监测飞机蒙皮应变具有重要意义。为了提高基片式封装结构的FBG测量飞机蒙皮应变精度,对薄板试验件粘贴基片式FBG传感器进行力学性能研究,实验结果表明传统粘结基片式FBG传感器方式会引起被测薄板材在拉伸过程中产生非线性变形。据此,通过ANSYS有限元分析软件仿真粘贴1 mm传感单元的1.5 mm薄板静态加载过程,并进行静力学有限元优化分析,力学分析及理论推导结果显示,对称粘贴基片式FBG传感单元能够解决应变与波长非线性关系,且能够有效补偿温度对测量的影响。搭建FBG解调系统与MTS力学测试实验系统,实验结果表明,在对称补偿的布点方式下,应变测试线性度为0.998,传感单元应变灵敏度为0.946 pm/με,提高了应变测试精度,可以有效的应用到飞机蒙皮应变测试。     

电磁铁力特性测试系统的研究

鉴于力特性是表征电磁铁性能的基本特性,基于力传感器和位移传感器等器件,提出了一种电磁铁力特性测试系统,介绍了其结构及原理,建立了测试系统模型,对测试系统误差进行了分析.通过试验研究了测试系统的动态系统误差,并对单向和双向两种特定结构的比例电磁铁的静动态力特性进行了测试.试验结果表明:该系统测试方便、测试结果准确可靠,适用于单向和双向电磁铁静动态力特性的测试.     

大型客机机载测试系统构架研究

分析了大型客机网络化测试系统构架的特点和当前的技术现状,提出了满足大型客机试飞测试需求的构架,通过原理性验证系统的建设和试验,指出了大型客机机载测试的解决路径和关键技术。