【摘要】：大尺寸測量儀主要包括激光跟蹤儀、電子經(jīng)緯儀和激光雷達(dá)。在航天航空、船舶制造、車輛工程等領(lǐng)域經(jīng)常將這些儀器進(jìn)行組合測量。各臺大尺寸測量儀的測量數(shù)據(jù)都是在其自身坐標(biāo)系下得到的,彼此之間互無關(guān)聯(lián),這就需要將各個(gè)坐標(biāo)系之間建立起一一對應(yīng)關(guān)系,即坐標(biāo)統(tǒng)一化。這種對應(yīng)關(guān)系是通過各臺儀器分別測量空間位置不變的公共點(diǎn)而建立的,所以公共點(diǎn)測量的準(zhǔn)確性和坐標(biāo)統(tǒng)一化算法的有效性對組合測量中數(shù)據(jù)融合起著至關(guān)重要的作用。本文針對提高大尺寸測量儀坐標(biāo)統(tǒng)一化精度的問題,展開以下幾個(gè)方面的研究工作:針對在坐標(biāo)統(tǒng)一化過程中公共點(diǎn)的測量誤差未知、且不可控制的問題,提出利用空間幾何關(guān)系已知的標(biāo)準(zhǔn)器上各目標(biāo)點(diǎn)取代傳統(tǒng)的隨機(jī)布置公共點(diǎn)實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)統(tǒng)一化的方法。研制一種標(biāo)準(zhǔn)器,用高精度等級的三坐標(biāo)測量機(jī)標(biāo)定出標(biāo)準(zhǔn)器上各目標(biāo)點(diǎn)之間的幾何關(guān)系,將其與現(xiàn)場測量的目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)經(jīng)計(jì)算得到的幾何關(guān)系進(jìn)行比較,間接得到各目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)的測量誤差。通過設(shè)定允許誤差限對目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)的測量誤差進(jìn)行約束和控制,將滿足誤差約束的標(biāo)準(zhǔn)器上的目標(biāo)點(diǎn)作為公共點(diǎn)。分析幾種主要大尺寸測量儀的允許誤差限設(shè)定方法。使用標(biāo)準(zhǔn)器能夠提高坐標(biāo)統(tǒng)一化中公共點(diǎn)坐標(biāo)的測量精度,實(shí)現(xiàn)公共點(diǎn)測量結(jié)果的現(xiàn)場溯源。為了充分利用標(biāo)準(zhǔn)器上目標(biāo)點(diǎn)之間已知的幾何信息,提出基于角度約束的坐標(biāo)值平差方法。將通過標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)器上各目標(biāo)點(diǎn)所構(gòu)成的空間角度作為約束條件,構(gòu)建角度平差模型,對現(xiàn)場測量標(biāo)準(zhǔn)器上目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值進(jìn)行平差,求出目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)測量值的改正數(shù)。在平差過程中,利用嶺估計(jì)算法對法方程條件數(shù)較大的病態(tài)方程進(jìn)行求解。該平差方法以標(biāo)準(zhǔn)器上所有經(jīng)過標(biāo)定的向量之間所構(gòu)成的角度值作為基準(zhǔn),對現(xiàn)場測量標(biāo)準(zhǔn)器上各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值進(jìn)行修正和補(bǔ)償,可進(jìn)一步提高公共點(diǎn)坐標(biāo)的測量精度。為了獲得最優(yōu)化的坐標(biāo)統(tǒng)一化配準(zhǔn)參數(shù),對坐標(biāo)統(tǒng)一化算法進(jìn)行深入的研究。提出7參數(shù)Procrustes算法求解不同種類大尺寸測量儀坐標(biāo)統(tǒng)一化的配準(zhǔn)參數(shù)�？紤]到大尺寸測量儀移站屬于方差同分布模型,提出用總體最小二乘法求解移站過程中坐標(biāo)統(tǒng)一化配準(zhǔn)參數(shù)。這兩種算法都屬于數(shù)值解法,避免了迭代方法中容易陷入局部最優(yōu)的問題,能夠充分利用各自測量數(shù)據(jù)的原始信息,進(jìn)而得到更為準(zhǔn)確的坐標(biāo)統(tǒng)一化配準(zhǔn)參數(shù)。為了保證坐標(biāo)統(tǒng)一化后大尺寸測量儀組合測量數(shù)據(jù)的有效融合,對激光跟蹤儀、電子經(jīng)緯儀和激光雷達(dá)測量空間點(diǎn)的誤差橢球分布規(guī)律進(jìn)行研究。根據(jù)各臺大尺寸測量儀對同一點(diǎn)測量時(shí)各自誤差橢球的形狀分布,利用每臺儀器的各測量單元精度信息確定在三個(gè)坐標(biāo)軸方向上的權(quán)值,實(shí)現(xiàn)多臺大尺寸測量儀的測量數(shù)據(jù)融合。該方法可以提高組合測量的精度。最后對本文提出的基于標(biāo)準(zhǔn)器的坐標(biāo)統(tǒng)一化方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,搭建綜合實(shí)驗(yàn)平臺,編寫基于標(biāo)準(zhǔn)器的坐標(biāo)統(tǒng)一化系統(tǒng)軟件,并研究了大尺寸測量坐標(biāo)統(tǒng)一化精度的評定方法。通過與傳統(tǒng)方法及國際上通用的測量軟件測量結(jié)果進(jìn)行對比,驗(yàn)證本文所提出的方法能夠提高大尺寸測量儀坐標(biāo)統(tǒng)一化精度。
【圖文】：

c) 運(yùn)載火箭安裝現(xiàn)場 d) 大飛機(jī)安裝現(xiàn)場c) Launch vehicles installation site d) Large aircraft installation site圖 1-1 結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型產(chǎn)品測量Fig.1-1 Measurement of large scale product with complex structure綜上所述，坐標(biāo)統(tǒng)一化技術(shù)在大尺寸測量儀組合測量中起著重要的作用

合技術(shù)及軟件研制”，(項(xiàng)目編號：JC162012C001)。課題研站大尺寸測量儀坐標(biāo)統(tǒng)一化測量精度，主要研究內(nèi)容為：(1用其已知幾何信息實(shí)現(xiàn)對公共點(diǎn)測量誤差的控制。(2) 研究方法，，提高現(xiàn)場環(huán)境下公共點(diǎn)的測量精度。(3) 研究坐標(biāo)統(tǒng)寸測量中坐標(biāo)統(tǒng)一化的精確配準(zhǔn)問題。(4) 研究數(shù)據(jù)融合算寸測量儀組合測量的精度。尺寸測量坐標(biāo)統(tǒng)一化國內(nèi)外現(xiàn)狀尺寸測量系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀寸工業(yè)測量系統(tǒng)與傳統(tǒng)的三坐標(biāo)測量機(jī)(CMMs)相比具有靈、測量范圍大，易于實(shí)現(xiàn)柔性測量等特點(diǎn)。各種大尺寸測量原理不同，其測量精度也不同。2008 年，比利時(shí)學(xué)者 W. C統(tǒng)的三坐標(biāo)測量機(jī)與激光跟蹤儀、三角原理測量(如電子經(jīng)緯業(yè)攝影方法的準(zhǔn)確性和測量范圍及適用對象進(jìn)行了闡述[18]范圍和準(zhǔn)確度如圖 1-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH721

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 周秀銀;;標(biāo)準(zhǔn)器的系統(tǒng)誤差對檢定結(jié)果的影響[J];計(jì)量技術(shù);1987年09期

2 山岳;;測量的學(xué)問(二十三)[J];計(jì)量技術(shù);1988年11期

3 李福安;;三等標(biāo)準(zhǔn)測力計(jì)的使用方法[J];試驗(yàn)技術(shù)與試驗(yàn)機(jī);1988年04期

4 莫子云;;機(jī)械式秒表比較校驗(yàn)器[J];計(jì)量技術(shù);1989年06期

5 徐大剛;陳方汀;王曙光;武文順;拓銳;胡國星;;一種數(shù)字顯示電導(dǎo)率儀檢定用標(biāo)準(zhǔn)器的研制[J];化學(xué)分析計(jì)量;2009年06期

6 ;新的多功能標(biāo)準(zhǔn)器建立應(yīng)用及評價(jià)[J];航空計(jì)算技術(shù);1997年03期

7 顏曉軍;李亞t-;吳康;游立;;一種有源模擬阻抗標(biāo)準(zhǔn)器的實(shí)現(xiàn)方法[J];宇航計(jì)測技術(shù);2016年05期

8 王樂仁;電容式工頻高壓比例標(biāo)準(zhǔn)器的原理與應(yīng)用(續(xù)四)[J];高電壓技術(shù);2002年04期

9 ;GZH“多功能聲標(biāo)準(zhǔn)器”[J];中國環(huán)保產(chǎn)業(yè);1996年01期

10 魯柯;如何使用5700A多功能標(biāo)準(zhǔn)器(5)[J];現(xiàn)代儀器使用與維修;1997年03期

相關(guān)會議論文 前5條

1 賀曉雷;李建英;沙奕卓;;大氣壓力標(biāo)準(zhǔn)器長期穩(wěn)定性分析[A];第七屆全國優(yōu)秀青年氣象科技工作者學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2010年

2 曾衛(wèi)勝;;論玉德[A];2009中國珠寶首飾學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2009年

3 鄧小偉;;企業(yè)砝碼管理和使用存在的問題解析[A];2013年江蘇省計(jì)量測試學(xué)會學(xué)術(shù)會議論文集[C];2013年

4 楊博;張敏;吳婷婷;;自整角/旋變信號量值溯源研究[A];2014航空試驗(yàn)測試技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2014年

5 沙奕卓;李建英;;745數(shù)字壓力計(jì)測量結(jié)果的不確定度分析[A];2007'儀表，自動化及先進(jìn)集成技術(shù)大會論文集（二）[C];2007年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前4條

1 曉利;怎樣鑒定古董珠寶首飾[N];中國醫(yī)藥報(bào);2000年

2 德加;抗戰(zhàn)淪陷區(qū)美術(shù)的“標(biāo)準(zhǔn)器”[N];中國藝術(shù)報(bào);2016年

3 本報(bào)記者 王菁菁;看“嘉木萬重光”撩人的標(biāo)準(zhǔn)器[N];中國商報(bào);2016年

4 ;中國質(zhì)檢體制機(jī)制的歷史沿革及內(nèi)在規(guī)律[N];中國質(zhì)量報(bào);2016年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 王德元;基于標(biāo)準(zhǔn)器的大尺寸測量中坐標(biāo)統(tǒng)一化技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 嚴(yán)強(qiáng)虎;高壓高阻標(biāo)準(zhǔn)器的設(shè)計(jì)與制作[D];武漢工程大學(xué);2017年

2 尹壽寶;總裝精測提高激光跟蹤儀轉(zhuǎn)站精度的方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

3 吳小豐;圓錐滾子軸承檢驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)器校準(zhǔn)方法研究[D];大連理工大學(xué);2014年

4 張維;氣象計(jì)量檢定綜合系統(tǒng)研究[D];北京郵電大學(xué);2012年

5 陳思文;測量型顯微CT系統(tǒng)的定值方法[D];天津大學(xué);2016年

6 桑鵬;激光功率傳遞標(biāo)準(zhǔn)裝置的研制[D];西安工業(yè)大學(xué);2012年

本文編號：2705475