论文部分内容阅读
摘 要：近年来，由于工业的迅猛发展，对大尺寸测量要求越来越高，尤其是航空工业的大部分产品和零件的大尺寸测量对测量技术提出了高新的要求。本文通过参阅国内外的理论文献及分析国内外的先进经验，针对飞机复杂外形的测量技术阐述了其研究的意义的。
关键词：大尺寸 激光跟踪
一、大尺寸测量的国内外研究现状
航空航天工业的主要产品——航空、航天飞行器（如飞机、导弹、卫星、火箭等）的正常运行需要配备整套精确、可靠的推进、控制、导引等系统,这就使飞行器具有外形尺寸及重量大、外部结构特殊、部件之间相互位置关系要求严格等特点。飞行器的装配通常是在各部件分别部装完成后再进行总体装配, 在装配的整个过程中都需要进行严格的测试,以检查几何外形的准确性、实际轴线与理论轴线的同轴性、部件的安装角等指标是否满足总体设计要求。目前,光学三维坐标测量技术在航空航天制造业的装配测量中占有重要地位。三坐标测量机、摄影测量系统和激光跟踪仪是目前应用较多的三种光学三维坐标测量设备。
（一）国外发展现状
国外在三坐标测量机方面的发展已经非常成熟，比如美国的Brow&Sharpe公司生产的PMM－C700气浮导轨式三坐标测量机精度最高的可以达到1μm，光学式坐标测量机产品中Tolor lobscn公司推出的Primus精度最高的可以达到0.91μm。光学照相非接触测量仪精度比较高，德国GOM公司在这方面目前处于领先地位，其最新产品ATOS Ⅱ可以达到0.1-1mm，而且速度达到1，300，000点/s。
接触式测头测量精度较高，一般适应于规则几何形状的实物扫描，需要测量反映零件特征的少量数据点即可，但是存在工作效率低和须对测头半径进行补偿等缺点。对被测物体表面的材质具有选择性，材质硬度较低，摩擦系数小的物体表面测量精度大大降低，而且有的根本就不能完成测量任务。
（二）国内发展状况
对三维数据获取设备国内学者作了大量的研究，大连理工大学研制的“曲面自动跟踪测量和密集数据采集系统DIGIT02C”，在数控仿形机床上通过仿形头，实现实物外形跟踪测量和仿形加工。该系统有三个特点：1.三维电感测头自动跟踪测量实物表面;2.密集数据采集和存储：3.数控仿形加工或利用密集数据编制数控加工指令，供其它数控机床使用。
目前，大尺寸零件和设备的水平测量主要应用机械式人工量具来实现，这种测量已经远远不能满足现在的需求。
二、大尺寸测量技术简介
对于工业产品的外形测量，传统的方法比较多，而对像飞机这样体积大、曲面复杂物体的外形测量，目前基本上采用两种传统方法：
（一）样板采样法：对于测绘小型飞机、翼面窄小飞机，一般用样板采样。将层板或其它薄板按照飞机外形的框切面进行锯切、研磨，直至样板的曲线与飞机框切面的曲线相一致时，这条“样板的曲线”就是飞机某一个外形切面的曲线。
（二）打点采样法：对于测绘大型飞机或不宜用样板采样的飞机，一般采用打点采样，即用水平尺、直角尺分别测出某个框切面采样点的位置，在所要的曲线垂直面里建立X-Y坐标系，分别将各个点的相对坐标测出来，对于曲率变化比较大的地方多选一些测量点，对于曲率变化比较缓慢的地方可以少选择一些测量点。这些点用线连接起来就形成框切面的曲线。
上述两种方法无论是在测量准确度和效率上都无法满足当代飞机测量要求，特别是在一些对接点，测量误差通常要控制到0.1mm，用传统方法很难实现。所以飞机的外形测量是摆在我们面前急待解决的问题。
三、飞机形面测量研究目的和意义
三维形貌大尺寸光学测量系统是一项新兴的非常有前景的技术，在产品三维形貌测量分析、产品快速检测、逆向工程等领域中有着广泛的应用。它正以非接触式、测量速度快以及较高的精度等优点在现代测试、测量、先进制造体系的质量控制和逆向工程中发挥越来越重要的作用。
（一）点数据格式是美国国家标准局的倡导下，由美国国家标准协会（ANSI）组织波音公司、通用电气公司等共同商议制定的，1990年第五版，已经成为事实上的国家标准。它由一系列产品的几何、绘图、结构和其它信息组成，可以处理CAD/CAM系统中的大部分信息。
（二）激光非接触测量仪对空间静态点的测量，是将目标反射器置于待测位置，待其稳定后，在1秒钟内对其采样n次(n为采样系数，0 （三）三维测量中坐标系选定方法、位置对测量结果和测量精度的影响起到决定性作用。点云预处理中其中几个重要如：数据点过滤、点云的合并，数据派生和重组、点云的排序等问题对测量结果的影响也起到相当大的作用。点云的排序，这在保留边界特征中起到非常重要的作用，从而为后续的多边线生成，特征曲线提取，特征曲面的生成作了铺垫。
所以研究大尺寸三维形貌光学非接触测量系统是现代工业发展迫切需求，使我国制造工业提高到一个更新的台阶，为国民经济发展做出一定的贡献。
参考文献：
[1]张春富,张军,唐文彦等.激光跟踪仪在大尺寸工件几何参数测量中的应用[J].工具技术,2002,36:26～28.
关键词：大尺寸 激光跟踪
一、大尺寸测量的国内外研究现状
航空航天工业的主要产品——航空、航天飞行器（如飞机、导弹、卫星、火箭等）的正常运行需要配备整套精确、可靠的推进、控制、导引等系统,这就使飞行器具有外形尺寸及重量大、外部结构特殊、部件之间相互位置关系要求严格等特点。飞行器的装配通常是在各部件分别部装完成后再进行总体装配, 在装配的整个过程中都需要进行严格的测试,以检查几何外形的准确性、实际轴线与理论轴线的同轴性、部件的安装角等指标是否满足总体设计要求。目前,光学三维坐标测量技术在航空航天制造业的装配测量中占有重要地位。三坐标测量机、摄影测量系统和激光跟踪仪是目前应用较多的三种光学三维坐标测量设备。
（一）国外发展现状
国外在三坐标测量机方面的发展已经非常成熟，比如美国的Brow&Sharpe公司生产的PMM－C700气浮导轨式三坐标测量机精度最高的可以达到1μm，光学式坐标测量机产品中Tolor lobscn公司推出的Primus精度最高的可以达到0.91μm。光学照相非接触测量仪精度比较高，德国GOM公司在这方面目前处于领先地位，其最新产品ATOS Ⅱ可以达到0.1-1mm，而且速度达到1，300，000点/s。
接触式测头测量精度较高，一般适应于规则几何形状的实物扫描，需要测量反映零件特征的少量数据点即可，但是存在工作效率低和须对测头半径进行补偿等缺点。对被测物体表面的材质具有选择性，材质硬度较低，摩擦系数小的物体表面测量精度大大降低，而且有的根本就不能完成测量任务。
（二）国内发展状况
对三维数据获取设备国内学者作了大量的研究，大连理工大学研制的“曲面自动跟踪测量和密集数据采集系统DIGIT02C”，在数控仿形机床上通过仿形头，实现实物外形跟踪测量和仿形加工。该系统有三个特点：1.三维电感测头自动跟踪测量实物表面;2.密集数据采集和存储：3.数控仿形加工或利用密集数据编制数控加工指令，供其它数控机床使用。
目前，大尺寸零件和设备的水平测量主要应用机械式人工量具来实现，这种测量已经远远不能满足现在的需求。
二、大尺寸测量技术简介
对于工业产品的外形测量，传统的方法比较多，而对像飞机这样体积大、曲面复杂物体的外形测量，目前基本上采用两种传统方法：
（一）样板采样法：对于测绘小型飞机、翼面窄小飞机，一般用样板采样。将层板或其它薄板按照飞机外形的框切面进行锯切、研磨，直至样板的曲线与飞机框切面的曲线相一致时，这条“样板的曲线”就是飞机某一个外形切面的曲线。
（二）打点采样法：对于测绘大型飞机或不宜用样板采样的飞机，一般采用打点采样，即用水平尺、直角尺分别测出某个框切面采样点的位置，在所要的曲线垂直面里建立X-Y坐标系，分别将各个点的相对坐标测出来，对于曲率变化比较大的地方多选一些测量点，对于曲率变化比较缓慢的地方可以少选择一些测量点。这些点用线连接起来就形成框切面的曲线。
上述两种方法无论是在测量准确度和效率上都无法满足当代飞机测量要求，特别是在一些对接点，测量误差通常要控制到0.1mm，用传统方法很难实现。所以飞机的外形测量是摆在我们面前急待解决的问题。
三、飞机形面测量研究目的和意义
三维形貌大尺寸光学测量系统是一项新兴的非常有前景的技术，在产品三维形貌测量分析、产品快速检测、逆向工程等领域中有着广泛的应用。它正以非接触式、测量速度快以及较高的精度等优点在现代测试、测量、先进制造体系的质量控制和逆向工程中发挥越来越重要的作用。
（一）点数据格式是美国国家标准局的倡导下，由美国国家标准协会（ANSI）组织波音公司、通用电气公司等共同商议制定的，1990年第五版，已经成为事实上的国家标准。它由一系列产品的几何、绘图、结构和其它信息组成，可以处理CAD/CAM系统中的大部分信息。
（二）激光非接触测量仪对空间静态点的测量，是将目标反射器置于待测位置，待其稳定后，在1秒钟内对其采样n次(n为采样系数，0
所以研究大尺寸三维形貌光学非接触测量系统是现代工业发展迫切需求，使我国制造工业提高到一个更新的台阶，为国民经济发展做出一定的贡献。
参考文献：
[1]张春富,张军,唐文彦等.激光跟踪仪在大尺寸工件几何参数测量中的应用[J].工具技术,2002,36:26～28.