天线罩几何参数测量仪研究

《天线罩几何参数测量仪研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、万方数据第36卷第3期20DO年3月机械工程学报CH叮钔闽OURNALOF^Ⅱ办CHAMCALENGⅡ咂ERINGV01．36N03M业．2000天线罩几何参数测量仪研究*郭东明王晓明贾振元徐志祥(大连理工大学机械工程学院大连116024)摘蔓针对导弹天线罩这类薄壁复杂回转体测量的难题．提出了一种新的测量原理，研制了专门的天线罩几何参数测量仪，设计了测量的软、硬件系统。介绍了测量仪的工作原理、测量系统的构成以及误差评定和数据处理的方法，并给出了测量实践结果。测量仪使用结果表明，实现了对工件准确、快速、经济的目动测量，以及对

2、测量结果的评定和可视化处理，取得了满意的效果。觳词：天线罩几何参数测量中圈分类号：THl6lA0前言在国家航空航天工业中，经常会遇到一类大型薄壁复杂回转体，如导弹天线罩，外形近似于圆锥形的抛物面，以长度为1m的天线罩为例，其大端直径约为长度的1／3，由于孔深径小、结构大且复杂，目前尚无现成的检测仪器能对其进行准确的测量，极大地阻碍了国防工程中某些重大项目的研制进程。天线罩的几何参数测量主要包括廓形、壁厚、圆跳动和端面跳动。根据天线罩的使用要求和特点，由于廓形测量要求范围大，壁厚测量要求精度很高，壁厚公差值约为廓形允差的1／

3、lO，采用测量内外廓形后间接求得壁厚的常规做法显而易见具有极大的难度和不经济性；因此寻求一种既可实现高精度测量壁厚，又可满足廓形等测量要求的测量新方法和技术，解决该类零件的测量难题和国防重点型号工程的急需，显得十分迫切。本文所介绍的天线罩几何参数测量仪创造性地采用“一机两任务”的测量方案，以及新颖、巧妙的测量原理和方法，实现了对该类薄壁复杂回转体外廓形、壁厚、圆跳动及端面跳动的准确、快速、经济的自动测量。1测量仪工作原理由于天线罩的壁厚和几何外形尺寸允差相差较大，它们的测量精度要求相差甚远，几何厚度允差约为外形尺寸允差的l

4、／lo。因此为有效降低测量仪器+航天总公司攻关项目。19舢收到初稿，19孵ll∞收到修改蔫的研制难度和成本，对其测量参数进行分析比较后，选择设计为在一台量仪上采取粗精分开的两工位测量方案，如图l所示。图1测量仪总体图1．1几何厚度测量原理由于几何厚度测量精度要求比较高，因此采用钳式测量头架沿被测点切线方向等长度点迹线运动测量的新测量原理，直接在工件廓面法线方向测量的方案，如图1中工位2所示。测量钳在工件轴截面内运动，并保证使测量钳在工件内壁的接触点与外廓测头接触点的连线始终处于被测点的法线方向(相对于等厚度测件时)，从而使

5、测量钳沿一条母线测量的一个行程中，测量头上输出的恰好是这一母线上各点对应的壁厚偏差数值，如图2所示。几何厚度的测量是逐条母线进行测量的，一条母线测量完成后，工件转过一定角度，进行下一条母线的测量。以等壁厚天线罩为例，此时轴截面廓形内外母线为等距线，则在外母线c上任一点仉的切线上截万方数据42机械工程学报第36卷第3期图2几何厚度测量原理图取定长z=Dl口1=020=⋯=D。仉，切线上定长点Qt，Q2，⋯，仉，就形成了一条新的曲线曰。如果使厚度传感器装在与被测点o．的切线0；p。相垂直方向上，则传感器上测出的就是0。点对应的

6、壁厚。依据这～原理，设计一测量钳(如图1所示)，使测量钳与测量头架的铰接点^在测量中沿轨迹线曰运动，测量钳钳口部分一端直接与内廓面0：接触，另一端安装一个位移传感器，传感器微位移移动方向在qo；线上．即始终位于被测点仉的法线方向上。这样，当A点沿丑曲线扫描运动过程时，传感器直接输出对应点的厚度偏差值。应用这一原理的优点是误差环节少，测量精度主要受微位移传感器测量精度的影响，但必须安排在外廓形测量以后，根据廓形数据求出外廓形等长切线端部迹线曰，控制测量钳A点坐标。由于对于任意形状参数的天线罩，均能找出其对应的迹线B，因此只要

7、使微机控制测量钳A点沿迹线口扫描，就可以测出对应天线罩的壁厚。对于测量过程中由于重力和测量力等引起变形产生的测量误差，可通过标定后补偿修正。为了实现对工件最大可能范围的测量，测量钳的臂必须有足够长度，使测量天线罩尖端接近时不致于干涉或碰撞。由于工件长度最大为1000mm，因而0A的长度必须大于l000一，设标准壁厚尺寸为d，则当A点坐标误差在阻垂直方向的投影值为△值时，引起壁厚的测量误差△也为1，^、2△如=音I萧J×d(1)⋯⋯取DA=1000I姗，d=15咖时有△屯=7．5×10一6△2咖，当△：0．1mm时，△如：7

8、．5xlO一5弘m。由此可以看出，应用这一原理测量时，测量钳A点轨迹的位置误差对测量精度的影响是微小的。1．2外廓形测量原理以天线罩内廓形回转轴线为主要定位基准，采用坐标法进行测量。工件在图1中工位l安装。测量时可采取螺旋式测量和逐条母线式测量两种测量方法。螺旋式测量中，工件回转(转角口)，光电式微位移