大型螺旋桨叶片激光同步测量轨迹规划与软件开发

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1、分类号学号M201270420学校代码10487密级硕士学位论文大型螺旋桨叶片激光同步测量轨迹规划与软件开发学位申请人：闵壮学科专业：机械电子工程指导教师：闫蓉副教授彭芳瑜教授答辩日期：2015年5月23日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringTrajectoryPlanningofLargePropellerBladesLaserSimultaneousMeasur

2、ementandSoftwareDevelopmentCandidate:MinZhuangMajor:MechanicalandElectronicsEngineeringSupervisor:Ass.Prof.YanRongProf.PengFangyuHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，

3、除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、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电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本

4、学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要螺旋桨是舰船的核心部件，其制造质量的好坏直接影响舰船的隐蔽性能、稳定性能和动力性能。在螺旋桨整个加工周期中，测量占有相当大的比重，测量是加工的前提，测量的精度和效率直接影响到机械加工的精度和效率。随着高端精密仪器与装备的发展，螺旋桨测量也朝着高效高精的测量方向发展。优良的测量工艺和测量装备在提高测量效率和精度的同时，也给测量规划方

5、法带来了挑战，同时基于测量数据的毛坯定位与加工余量的分布之间的联系也值得考虑。针对大型螺旋桨螺距规与卡钳测量工艺效率低和精度不高的问题，采用了一种高效的测量工艺，利用非接触式激光位移传感器对螺旋桨叶面和叶背同步扫描，根据激光测量机结构建立了测量配置结构的运动学模型，并给出了后置处理求解过程。根据激光测量机结构，分析了机械结构的约束条件，建立了测量轨迹规划的同步性控制条件。结合螺旋桨的几何特性，对过渡段测量轨迹采用参数化的规划方法，并分析了螺旋桨激光测量机在过渡段测量时各运动轴的运动特性。最后，针对不

6、同规格的螺旋桨给出了具体的验算实例，论证了轨迹规划方法的有效性。根据测量点数据分析计算螺距点加工余量，并对螺距点钻孔标记进行了轨迹规划，分析了加工余量和毛坯定位之间的关系，提出了一种毛坯定位优化方法，建立了基于螺旋桨设计工艺参数公差的螺旋桨叶片曲面匹配模型，并采用模拟退火算法快速求解得到毛坯最优定位矩阵，保证螺旋桨叶片余量分布均匀。通过不同规格螺旋桨的应用实例，验证了螺旋桨叶片加工余量自动调整的优化定位算法的效果和钻孔轨迹规划方法的有效性。开发了螺旋桨激光测量机软件系统的测量规划模块、钻孔规划模块和

7、后置处理模块，该软件模块可以根据不同的测量规划参数生成测量轨迹，后置处理生成测量程序并进行运动仿真及干涉碰撞检查；根据测量数据实现毛坯优化定位，保证加工余量分布均匀，并根据钻孔规划参数生成钻孔轨迹；能够配置螺旋桨激光测量机结构和运动部件详细信息，用于后置处理和仿真及干涉碰撞检查。I华中科技大学硕士学位论文关键词：螺旋桨激光测量测量规划钻孔规划测量软件II华中科技大学硕士学位论文AbstractThepropelleristhecorecomponentoftheship,itsmanufacturi

8、ngqualitydirectlyaffectstheperformanceoftheship'shidden,stabilityanddynamicperformance.Inpropeller’sentiremachiningcycle,measuringoccupiesalargeproportion.Measurementisaprerequisiteforprocessing,andtheaccuracyandefficiencyofmeasurementd