基于实测模型舱段虚拟装配与容差优化的研究

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1、万方数据ADissertationinMechanicalDesignandTheoryTheResearchonVirtualAssemblyandCapacityDifferenceofCabinBasedonMeasuredModelByBaoZongmingSupervisor：ProfessorLiShujunCo-supervisor：AssociateProfessorBaoJinsongNortheasternUniversityJune2012万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他

2、人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢=艺恳。学位论文作者签名：忽囱谓日期：乙。f2、六z7学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年口学位论文作者签名：f锣梁娟签字日期：2．0f队钆z]导师签名：签字日

3、期：万方数据东北大学硕士学位论文摘要基于实测模型的舱段虚拟装配与容差优化研究摘要运载火箭的外壳是通过一段一段的圆柱形和圆锥形舱段拼接组成。舱段采用复合材料制造成薄壁结构，易发生变形现象。舱段内壁要安装支架用于定位火箭搭载的仪器和飞船。而在发生微小变形的舱段上安装大量的密集的支架并且要保证足够高的精度时，易发生由于变形引起的支架之间的干涉现象。当发生干涉后调整难度非常大。每个舱段采用复合材料制造，成本非常高，每个舱段的浪费都会造成巨大的损失。因此舱段加工和装配不能通过自动化设备而是采用手工方式进行生产，造成生产效率非常低。分析可以发现，效率的瓶颈是舱段的变形而造成的加工和装配的困难。更

4、深层次的原因是在安装前不能获得支架的不发生干涉的最优的安装位置。为了获得在实际舱段上最优的支架安装位置，提高生产效率，保证不发生干涉现象和保证技术要求，实现自动化生产，需要对安装过程进行研究和仿真分析。针对这个问题，本文的研究内容如下：首先，通过关节臂测量机测量得到舱段实际模型的点云数据。分析了基于实测模型的虚拟装配所需的关键技术。分别为：l点云处理与信息重构技术，包括点云数据处理，点云去噪，大规模点云数据精简，点云数据拟合曲面的方法，2点云数据重构技术包括在点云中获得基准信息，回转体的同轴度，圆跳动，全跳动信息。3为了保证模型接口的稳定性，讨论了基于面片的装技术，并用这些技术搭建虚

5、拟装配仿真平台。其次，建立了舱段支架多约束属性。约束包括尺寸链约束，装配定位约束，关键点约束。根据支架装配问题特点，通过点云数据拟合的曲面，给出在实测模型上计算支架匹配点的计算方法。设定支架的关键点与关键面约束，通过匹配算法和插值算法得到支架在舱段微调时，点与面的变动规律。通过点与面的约束关系，限制支架之间可能发生的碰撞。最后，根据支架技术要求，给出了建立环形尺寸链的方法并建立了支架装配环形尺寸链，建立容差优化模型，综合考虑了支架之间复杂的约束关系，保证在不发生碰撞的前提下获得较高的装配稳定性，和最优的支架之间的间隙。并在搭建的虚拟装配平台中进行仿真验证证明方法的准确性。关键词：尺寸

6、链：虚拟装配；实测模型；容差优化；．II-万方数据TheResearchonVirtualAssemblyandCapacityDifferenceofCabinBasedonMeasuredModelAbstractSmalldeformationisoftenoccurredaftercabinwhichismadeofcompositematerialsmadeintoathin-walledstructure．Inthecabinifplentyofsupportorsareinstalledandtoguaranteesufficientaccuracy,collision

7、iseasilyoccurred．ThereforeproductionCannotbethroughautomationequipmentinsteadofusingthemanualapproach，resultinginverylowproductivity．Inordertoobtainoptimalsupportorinstallationlocationintheactualcabin，ensurethatnointerferenceisocc