基于激光轮廓扫描的舱段法兰相对位姿测量方法研究.pdf

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1、硕士学位论文（学术型）基于激光轮廓扫描的舱段法兰相对位姿测量方法研究RESEARCHONRELATIVEPOSTIONANDATTITUDEMEASUREMENTMETHODOFCABINFLANGEBASEDONLASERPROFILESCANNING罗旭哈尔滨工业大学2018年7月国内图书分类号：V447+.1学校代码：10213国际图书分类号：621.396密级：公开工学硕士学位论文基于激光轮廓扫描的舱段法兰相对位姿测量方法研究硕士研究生：罗旭导师：高海波教授申请学位：工学硕士学科：航空宇航制造工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年7月授予学位单位：哈尔滨工业大

2、学ClassifiedIndex:V447+.1U.D.C:621.396DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONRELATIVEPOSTIONANDATTITUDEMEASUREMENTMETHODOFCABINFLANGEBASEDONLASERPROFILESCANNINGCandidate：LuoXuSupervisor：Prof.GaoHaiboAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：AeronauticsandAstronauti

3、csManufacturingEngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：July,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要为了提高舱段的装配效率和装配质量，舱段的自动化对接装配是必然的趋势。许多国家都在为该目标的实现进行努力和探索，美国则在该方向已经取得领先，有了成熟的舱段自动化对接装配线用于舱段的自动对接装配。自动化对接的前提是两舱段的相对位姿关系可知可表示可处理。因

4、而舱段法兰相对位姿测量是实现自动化对接装配的首要环节。本文就是针对舱段法兰相对位姿测量方法进行研究。本文根据实际工程项目的具体测量工况提出一种新的基于激光轮廓扫描的舱段法兰相对位姿测量方案，该方案将两个激光轮廓仪分别安装在测量转臂两端，安装方向相反，由旋转机构带动测量转臂进而带动两个激光轮廓仪转动并分别扫描左、右对接舱段法兰面一周，获取法兰面测量数据并经过算法处理得到两舱段法兰面相对位姿关系。本文将新的测量方案跟现有的其他两种典型测量方案进行了对比，说明了新方案的优势。建立了新提出的测量方案的相对位姿测量模型并在理论上分析了其测量精度和测量范围。本文对新提出的位姿测量方案的测

5、量数据处理的各个环节进行了研究，设计了针对各环节的数据处理算法。本文详细设计了特征点提取算法、特征圆拟合算法和位姿解算算法的输入、输出和由输入得到输出的处理流程。其中特征点提取算法包含了螺栓孔边界点提取算法和法兰面内、外边界点提取算法。本文搭建了完整的测量系统。在搭建测量系统的过程中，对测量系统进行了机械结构设计、硬件系统搭建和软件设计，完成了机械结构的加工装配、硬件的通信互连和软件的编写调试及运行。在搭建的测量系统上进行了十组相对位姿测量实验，对测量结果进行了误差分析，并最终得出了新提出的测量方案的测量精度。关键词:激光轮廓扫描；相对位姿；数据处理；测量系统；测量实验I哈尔

6、滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInordertoimprovetheassemblyefficiencyandassemblyqualityofthecabinsegment,automateddockingassemblyofthecabinsegmentisaninevitabletrend.Manycountriesarestrivingandexploringfortherealizationofthisgoal,andtheUnitedStateshasalreadytakentheleadinthisdirection.Amaturecabinauto

7、mationdockingassemblylinehasbeenusedforautomaticdockingassemblyofcabinsegments.Thepremiseofautomateddockingisthattherelativepositionandattitudeofthetwocabinsegmentscanbeknownandcomputable.Therefore,relativepositionandattitudemeasurementofthecabinsegmentf