大尺寸组合式测量方法

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1、第１７卷第１２期计算机集成制造系统Ｖｏｌ．１７Ｎｏ．１２２０１１年１２月ＣｏｍｐｕｔｅｒＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍｓＤｅｃ．２０１１文章编号：１００６－５９１１（２０１１）１２－２６３８－０５大尺寸组合式测量方法王少锋，洪军，贺巧玲，杨扬（西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，陕西西安７１００４９）摘要：为实现大型装备制造与装配精度的控制，构建了激光跟踪仪与关节测量臂联合测量的组合式测量系统，提出了一种基于对应配准数据残差平方和最小的冗余测量数据空间配准方法，得到了基于系统测量不确定度最小的冗余测量数

2、据加权融合规则。实验结果表明：该实验组合式测量方法克服了传统“蛙跳”测量过程中测量误差终端测量设备转站次数的增加而累积的缺陷，充分体现了组合式测量的高精度、高速、高效的技术优势。关键词：大尺寸测量；不确定度；数据配准；数据融合中图分类号：ＴＰ９２文献标志码：ＡＣｏｍｂｉｎｅｄｍｅａｓｕｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｎｌａｒｇｅｓｃａｌｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＷＡＮＧＳｈａｏ－ｆｅｎｇ，ＨＯＮＧＪｕｎ，ＨＥＱｉａｏ－ｌｉｎｇ，ＹＡＮＧＹａｎｇ（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，

3、ＸｉａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｎ７１００４９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇａｎｄａｓｓｅｍｂｌｙｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｔｈｅｌａｒｇｅｓｃａｌｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ，ａｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌｍｅａｓ－ｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆａｌａｓｅｒｔｒａｃｋｅｒａｎｄａｍｕｌｔｉ－ｊｏｉｎｔｓｍｅａｓｕｒｉｎｇａｒｍｗａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ．Ａｓｐａｔｉａｌｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｒｅｄｕｎｄａｎｔｄａｔａｂａｓｅｄｏｎｌｅａ

4、ｓｔｒｅｓｉｄｕａｌｓｕｍｏｆｓｑｕａｒｅｓｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ａｎｄａｗｅｉｇｈｔｅｄｆｕｓｉｏｎｃｒｉｔｅｒｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｌｅａｓｔｍｅａｓｕｒｉｎｇｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌｍｅａｓ－ｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｏｖｅｒｃａｍｅｔｈｅｄｅｆｅｃｔｓｗｈｉｃｈｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｅｒｒｏｒａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｍｏｖｉｎｇｓｔａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｔ

5、ｒａｄｉｔｉｏｎａｌｌｅａｐｆｒｏｇｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ａｎｄｆｕｌｌｙｅｍｂｏｄｉｅｄｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｅｘｔｒａｐｒｅｃｉ－ｓｉｏｎ，ｈｉｇｈｓｐｅｅｄａｎｄｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌａｒｇｅｓｃａｌｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ；ｄａｔａｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ；ｄａｔａｆｕｓｉｏｎ测量的范围大、精度高等测量需求，急需研究一种可０引言极大限度降低测量不确定度的多仪器组合式测量随着科学技术与航空航天工业的发展，日趋完方法。［１］善的常规尺寸测量已远远不能满足对

6、当前大型装目前，大尺寸测量领域已经出现了基于组合机备制造与装配精度的控制，如难以兼顾其测量范围制的测量系统，如Ｍｅｔｒｉｓ公司研发了ｉＳＰＡＣＥ系大、关键结构极高、测量精度与待测信息种类繁多的统，可实现不同技术优势设备类型信息互补。仝志［３］要求，导致现有技术条件下，单一采用上述仪器在一民等组合了激光跟踪仪和关节式三坐标测量机，个站点测量时，无法完整地提取各待测特征的全部以激光跟踪仪为系统测量基准，用以解决大型复杂［２］［４－５］待测信息，需选用相匹配的设备进行多次“转站”工业测量任务中的测量盲区问题。张福民等和［６］测量，但由于“转站”

7、过程中测量不确定度的多次叠张国雄等对多路激光跟踪测量系统进行了研究，加，导致测量精度大幅降低。因此，基于空间大尺寸拓展了激光跟踪仪的测量范围。但目前的研究多停收稿日期：２０１０－１１－０１；修订日期：２０１０－１２－２２。Ｒｅｃｅｉｖｅｄ０１Ｎｏｖ．２０１０；ａｃｃｅｐｔｅｄ２２Ｄｅｃ．２０１０．基金项目：国家自然科学基金重点资助项目（５０９３５００６）；国家８６３计划资助项目（２００９ＡＡ０４Ｚ１４７）。Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｉｔｅｍｓ：ＰｒｏｊｅｃｔｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉ

8、ｏｎ，Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．５０９３５００６），ａｎｄｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＨｉｇｈ－Ｔｅｃｈ．Ｒ＆ＤＰｒｏｇｒａｍ，Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．２００９ＡＡ０４Ｚ１４７）．第１２期王少锋等：大尺寸组合式测