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1、面向智能饮水机的非接触式水杯高度测量系统的设计31、相关定义1.1、LTH的定义LTH是英语LiftTabHeight的缩写,是指LiftTab表面最高点到LoadBeam上表面的距离。LTH示意图如图1-1所示。在实际测量中我们要测量的位置是LiftTabA&B处所在弧面最高点到LoadBeam上表面的距离。如图1-1所示,其中A处是指从LoadBeam上定位圆形孔向LiftTab方向前移3.966mm的位置,B处是指从LoadBeam上定位圆形孔向LiftTab方向前移4.466mm的位置.LiftTab是一个类半圆柱体
2、,其放大图及截面图如图1-2所示。从图中可以看出A,B处的垂直截面为弧形曲面,我们就是要测得A,B两处曲面的顶哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-2-点到LoadBeam上表面的距离。图1-1LTH的示意图图1-2LiftTab放大图及截面图哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-1.2、几个高度概念的介绍无人机的飞行高度是指其在空中相对于某一基准点的垂直距离,它根据选取的基准平面不同,那么得到的高度也会不同,下面就介绍几种常用的高度,如图2-1所示[9]。绝对高度:所选基准平面为实际海平面,飞机在空中相应的高度称为”绝对高度”。真
3、实高度:所选基准平面是包括飞机正下方的地面目标之最高点在内并与地平面平行的平面,飞机在空中相应的高度称为”真实高度”。注意这基准平面是随着飞机飞行不断变化的,因为地表的高度是凸凹不平的。相对高度:所选基准平面为某一指定参考平面(例如起飞或着陆机场的地平面),飞机在空中相应其垂直距离称为”相对高度”。标准气压高度:所选基准平面是标准(气压)海平面(国际标准化组织(ISO)规定标准气压海平面处的大气压力为101.325kPa),飞机在空中的高度称为”标准气压高度”。飞机标准高度是在地面坐标下表示的,飞机质心在地轴系中的z轴的负值
4、即为飞机飞行标准高度。图2-1无人机飞行的几种高度表示81.3、数学形态学的定义和分类数学形态学(也称图像代数)是以形态为基础对图像进行分析的数学工具。它的基本思想是用具有一定形态的结构元素去度量和提取图像中的对应形状以达到对图像分析和识别的目的。数学形态学的应用可以简化图像数据,保持它们基本的形状特征,并除去不相干的结构。数学形态学的算法具有天然的并行实现的结构。数学形态学的基本运算有4个:膨胀(或扩张)、腐蚀(或侵蚀)、开西安工业大学硕士学位论文37启和闭合。它们在二值图像中和灰度(多值)图像中各有特点。基于这些基本运算
5、还可以推导和组合成各种数学形态学实用算法。1.4、测量坐标系的定义在直角坐标系下,刚性运动体的运动等价于坐标系之间的变换。大射电望远镜的测量和控制需要涉及到的坐标系有如下5个,如图3.2所示。1.测量坐标系。建立在跟踪仪激光头处,原点在跟踪头的转轴的轴线上,是所有实时测量的初始数据的基准坐标系。OA2.Stewart静平台坐标系。建立在Stewart平台尺寸较大且位置相对固定的上平台上,原点与平台下表面圆的圆心重合。OU3.Stewart动平台坐标系。建立在Stewart动平台上,原点与平台上表面几何中心重合,以平台上表面为
6、XY平面。Od4.STS坐标系。建立在自带伺服系统的6DSTS跟踪头上,与”测量坐标系”类似,并且以”测量坐标系”为参照来变化。OS5.全局坐标系。建立在模型实验场中央地面上,是射电望远镜馈源支撑系统测量和控制转换及比对的最基本坐标系。OG图3.2大射电望远镜测量系统中的坐标系1.5、多表面轮廓测量基准面定义关于MSP基准面定义:平行于真空完全吸着的圆片表面的面作为基准面(测TTV用的基准面)。如下图2-42三点定位基准面定义:在以R为半径画圆上,从圆心开始,转180°方向的轴上取(0.97×R)的距离的地方作为3点的第一点
7、,以该点和圆心连线作为基准线,向左右各作出120°方向作射线与圆周相交,在两射线上取从圆心开始量(0.97×R)的距离的点作为3点中的第二三点。321.6、尺寸链的定义一组互相联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组合,称为尺寸链。其中各个尺寸的误差互相积累,形成误差相互制约的尺寸链关系。如图2-6所示的减速箱装配结构图,轴向间隙ΔN为设计时确定的装配精度,其中箱体和箱盖形成的内腔尺寸A1和A2,轴套凸缘高度A3和A5,以及轴肩长度A4,构成一组尺寸链。这个结构装配后形成一组传动件,要求轴肩和轴套凸缘间保留一定的间隙ΔN。由尺寸A1
8、、A2、A3、A4、A5、ΔN按一定顺序形成封闭尺寸组合,如图2-7,即为(装配)尺寸链。图2-8a所示为一轴的加工工序简图。由于对A面的要求较高,因此,最后一道工序加工A面。图示A面为设计基准,从A面标注两个尺寸C1、C0,在最后加工A面时,要同时保证C1与C0。但是,由于C1的尺寸精度
