本申請(qǐng)涉及槳葉測(cè)量,特別是涉及一種槳葉型面精度測(cè)量系統(tǒng)及其誤差分析方法。
背景技術(shù):
1、旋翼系統(tǒng)是直升機(jī)升力的源泉。復(fù)合材料槳葉作為旋翼系統(tǒng)核心的組成部件,其制造的精度影響著直升機(jī)旋翼系統(tǒng)的飛行性能、飛行安全以及服役壽命。槳葉型面精度直接影響著槳葉的氣動(dòng)外形與空氣動(dòng)力學(xué)性能。槳葉的主要特征有尺寸大、弱剛性、高精度。目前傳統(tǒng)的槳葉測(cè)量方法是通過人工操作測(cè)量?jī)x器,例如卷尺、游標(biāo)卡尺、千分尺、象限儀等測(cè)量?jī)x器,來完成對(duì)槳葉的關(guān)鍵檢測(cè)特性的測(cè)量。然而,由于槳葉的尺寸較大,無法隨心所欲的獲取任意位置的尺寸,所以只能通過選取數(shù)個(gè)關(guān)鍵尺寸,從關(guān)鍵尺寸的加工質(zhì)量來把控整個(gè)葉片的加工質(zhì)量。然而,這種傳統(tǒng)的人工測(cè)量方法效率較低,并且容易受到人為因素的影響,使得槳葉測(cè)量的準(zhǔn)確性較低,無法準(zhǔn)確地反映出葉片的真實(shí)加工質(zhì)量。
2、因此,如何提高槳葉參數(shù)測(cè)量的準(zhǔn)確性,以便于準(zhǔn)確地反映出槳葉葉片的真實(shí)加工質(zhì)量,成為了本領(lǐng)域亟待解決的一個(gè)技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)的目的是提供一種槳葉型面精度測(cè)量系統(tǒng)及其誤差分析方法,可以提高槳葉參數(shù)測(cè)量的準(zhǔn)確性,可以準(zhǔn)確地反映出槳葉葉片的真實(shí)加工質(zhì)量。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的,本申請(qǐng)?zhí)峁┝巳缦路桨福?/p>
3、第一方面,本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N槳葉型面精度測(cè)量系統(tǒng),所述槳葉型面精度測(cè)量系統(tǒng)包括自動(dòng)檢測(cè)集成應(yīng)用平臺(tái)、計(jì)算機(jī)平臺(tái)和控制器,所述自動(dòng)檢測(cè)集成應(yīng)用平臺(tái)包括高精度執(zhí)行機(jī)構(gòu)、廣域移動(dòng)平臺(tái)和末端執(zhí)行器,其中,所述高精度執(zhí)行機(jī)構(gòu)和所述廣域移動(dòng)平臺(tái)均與所述控制器連接,所述末端執(zhí)行器與所述計(jì)算機(jī)平臺(tái)連接,所述計(jì)算機(jī)平臺(tái)和所述控制器連接。
4、所述末端執(zhí)行器用于對(duì)待測(cè)槳葉的表面進(jìn)行掃描測(cè)量,測(cè)得所述待測(cè)槳葉的表面點(diǎn)云數(shù)據(jù),并將所述待測(cè)槳葉的表面點(diǎn)云數(shù)據(jù)發(fā)送給所述計(jì)算機(jī)平臺(tái)。
5、所述高精度執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于夾持所述末端執(zhí)行器進(jìn)行協(xié)同工作,以擴(kuò)大所述末端執(zhí)行器的可達(dá)空間和掃描測(cè)量范圍。
6、所述廣域移動(dòng)平臺(tái)用于承載所述高精度執(zhí)行機(jī)構(gòu)和所述末端執(zhí)行器,并向所述高精度執(zhí)行機(jī)構(gòu)和所述末端執(zhí)行器提供移動(dòng)平臺(tái),以使所述末端執(zhí)行器對(duì)所述待測(cè)槳葉進(jìn)行移動(dòng)掃描測(cè)量。
7、所述控制器用于控制所述廣域移動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)作和所述高精度執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。
8、所述計(jì)算機(jī)平臺(tái)用于構(gòu)建測(cè)量不確定度數(shù)學(xué)模型,并根據(jù)所述測(cè)量不確定度數(shù)學(xué)模型,計(jì)算得到各個(gè)誤差源的測(cè)量不確定度;以及根據(jù)所述測(cè)量不確定度,計(jì)算得到擴(kuò)展不確定度;以及根據(jù)所述擴(kuò)展不確定度和所述待測(cè)槳葉的表面點(diǎn)云數(shù)據(jù),確定所述待測(cè)槳葉的外形尺寸;其中,所述測(cè)量不確定度數(shù)學(xué)模型為所述自動(dòng)檢測(cè)集成應(yīng)用平臺(tái)在移動(dòng)掃描測(cè)量過程中存在的所有誤差源的數(shù)學(xué)模型;所述誤差源包括所述高精度執(zhí)行機(jī)構(gòu)在所述廣域移動(dòng)平臺(tái)上移動(dòng)的移動(dòng)誤差、所述高精度執(zhí)行機(jī)構(gòu)的定位誤差、夾持所述末端執(zhí)行器時(shí)的安裝誤差、末端執(zhí)行器的測(cè)量誤差和基于測(cè)量不確定度數(shù)學(xué)模型的算法的計(jì)算誤差;所述測(cè)量不確定度為表征所述誤差源的誤差大小的參數(shù),所述擴(kuò)展不確定度為考慮擴(kuò)展因子且與所述測(cè)量不確定度的置信水平相關(guān)的參數(shù)。
9、可選地,所述槳葉型面精度測(cè)量系統(tǒng)還包括人字型工裝夾具,所述高精度執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過所述人字型工裝夾具夾持所述末端執(zhí)行器。
10、可選地,所述測(cè)量不確定度數(shù)學(xué)模型的表達(dá)式為:
11、
12、其中,u表示測(cè)量不確定度;i和j分別表示誤差源i和誤差源j,ui和uj分別表示誤差源i的測(cè)量不確定度和誤差源j的測(cè)量不確定度,i=1,2,3,4,j=1,2,3,4;u1表示高精度執(zhí)行機(jī)構(gòu)在廣域移動(dòng)平臺(tái)上的移動(dòng)不確定度;u2表示高精度執(zhí)行機(jī)構(gòu)的定位不確定度;u3表示人字型工裝夾具在測(cè)量過程中夾持末端執(zhí)行器的安裝不確定度;u4表示末端執(zhí)行器的測(cè)量不確定度,u5表示基于數(shù)學(xué)模型的算法自身的不確定度,cov(·)表示協(xié)方差;
13、所述擴(kuò)展不確定度的表達(dá)式為:
14、u=k×u;
15、其中,u表示擴(kuò)展不確定度,k為擴(kuò)展因子;
16、所述待測(cè)槳葉的外形尺寸的表達(dá)式為:
17、x=xl±u;
18、其中,x表示最終得到的待測(cè)槳葉的外形尺寸結(jié)果,xl表示直接測(cè)量待測(cè)槳葉的表面點(diǎn)云數(shù)據(jù)而得到的外形尺寸。
19、可選地,所述自動(dòng)檢測(cè)集成應(yīng)用平臺(tái)還包括全局定位基準(zhǔn),所述全局定位基準(zhǔn)用于以所述待測(cè)槳葉的漿根處過兩個(gè)鏜孔的中心軸的截面為基準(zhǔn)面,將所述高精度執(zhí)行機(jī)構(gòu)、所述廣域移動(dòng)平臺(tái)和所述末端執(zhí)行器統(tǒng)一到所述基準(zhǔn)面對(duì)應(yīng)的同一個(gè)全局坐標(biāo)系中進(jìn)行測(cè)量操作。
20、可選地,所述末端執(zhí)行器為激光掃描儀或者線激光測(cè)量?jī)x。
21、可選地,所述線激光測(cè)量?jī)x為lj-x8900型號(hào)的線激光測(cè)量?jī)x。
22、可選地,所述廣域移動(dòng)平臺(tái)為agv小車或者移動(dòng)導(dǎo)軌。
23、可選地,所述高精度執(zhí)行機(jī)構(gòu)為abb工業(yè)機(jī)器人。
24、第二方面,本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N基于第一方面所述的槳葉型面精度測(cè)量系統(tǒng)的誤差分析方法,所述的槳葉型面精度測(cè)量系統(tǒng)的誤差分析方法包括:
25、對(duì)待測(cè)槳葉的表面進(jìn)行移動(dòng)掃描測(cè)量,測(cè)得所述待測(cè)槳葉的表面點(diǎn)云數(shù)據(jù);
26、構(gòu)建測(cè)量不確定度數(shù)學(xué)模型;
27、根據(jù)所述測(cè)量不確定度數(shù)學(xué)模型,計(jì)算得到各個(gè)誤差源的測(cè)量不確定度;
28、根據(jù)所述測(cè)量不確定度,計(jì)算得到擴(kuò)展不確定度;
29、根據(jù)所述擴(kuò)展不確定度和所述待測(cè)槳葉的表面點(diǎn)云數(shù)據(jù),確定所述待測(cè)槳葉的外形尺寸。
30、根據(jù)本申請(qǐng)?zhí)峁┑木唧w實(shí)施例,本申請(qǐng)公開了以下技術(shù)效果:
31、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N槳葉型面精度測(cè)量系統(tǒng)及其誤差分析方法,通過設(shè)計(jì)包含高精度執(zhí)行機(jī)構(gòu)、廣域移動(dòng)平臺(tái)和末端執(zhí)行器的自動(dòng)檢測(cè)集成應(yīng)用平臺(tái),通過高精度執(zhí)行機(jī)構(gòu)、廣域移動(dòng)平臺(tái)和末端執(zhí)行器之間的協(xié)同配合作用,可以實(shí)現(xiàn)廣域移動(dòng)平臺(tái)載著高精度執(zhí)行機(jī)構(gòu),同時(shí)高精度執(zhí)行機(jī)構(gòu)夾持著末端執(zhí)行器進(jìn)行移動(dòng)掃描測(cè)量,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)大尺寸、大體積的槳葉的移動(dòng)式掃描測(cè)量,提高了測(cè)量效率。同時(shí),通過計(jì)算機(jī)平臺(tái)構(gòu)建測(cè)量不確定度數(shù)學(xué)模型,并在測(cè)量不確定度數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上計(jì)算得到各個(gè)誤差源的測(cè)量不確定度,進(jìn)而計(jì)算出擴(kuò)展不確定度,因此,可以結(jié)合擴(kuò)展不確定度和末端執(zhí)行器采集的待測(cè)槳葉的表面點(diǎn)云數(shù)據(jù),確定出最終的待測(cè)槳葉的外形尺寸。通過構(gòu)建測(cè)量不確定度數(shù)學(xué)模型,并引入測(cè)量不確定度、擴(kuò)展不確定度等參數(shù),充分考慮了測(cè)量過程中的各種誤差源對(duì)系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果的影響,從而可以有效提高槳葉參數(shù)測(cè)量的準(zhǔn)確性,準(zhǔn)確地反映出槳葉葉片的真實(shí)加工質(zhì)量,解決了傳統(tǒng)人工測(cè)量方法存在的效率低,準(zhǔn)確性低,無法準(zhǔn)確地反映出葉片的真實(shí)加工質(zhì)量的問題。
1.一種槳葉型面精度測(cè)量系統(tǒng),其特征在于,所述槳葉型面精度測(cè)量系統(tǒng)包括自動(dòng)檢測(cè)集成應(yīng)用平臺(tái)、計(jì)算機(jī)平臺(tái)和控制器,所述自動(dòng)檢測(cè)集成應(yīng)用平臺(tái)包括高精度執(zhí)行機(jī)構(gòu)、廣域移動(dòng)平臺(tái)和末端執(zhí)行器,其中,所述高精度執(zhí)行機(jī)構(gòu)和所述廣域移動(dòng)平臺(tái)均與所述控制器連接,所述末端執(zhí)行器與所述計(jì)算機(jī)平臺(tái)連接,所述計(jì)算機(jī)平臺(tái)和所述控制器連接;
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槳葉型面精度測(cè)量系統(tǒng),其特征在于,所述槳葉型面精度測(cè)量系統(tǒng)還包括人字型工裝夾具,所述高精度執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過所述人字型工裝夾具夾持所述末端執(zhí)行器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的槳葉型面精度測(cè)量系統(tǒng),其特征在于,所述測(cè)量不確定度數(shù)學(xué)模型的表達(dá)式為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槳葉型面精度測(cè)量系統(tǒng),其特征在于,所述自動(dòng)檢測(cè)集成應(yīng)用平臺(tái)還包括全局定位基準(zhǔn),所述全局定位基準(zhǔn)用于以所述待測(cè)槳葉的漿根處過兩個(gè)鏜孔的中心軸的截面為基準(zhǔn)面,將所述高精度執(zhí)行機(jī)構(gòu)、所述廣域移動(dòng)平臺(tái)和所述末端執(zhí)行器統(tǒng)一到所述基準(zhǔn)面對(duì)應(yīng)的同一個(gè)全局坐標(biāo)系中進(jìn)行測(cè)量操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槳葉型面精度測(cè)量系統(tǒng),其特征在于,所述末端執(zhí)行器為激光掃描儀或者線激光測(cè)量?jī)x。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的槳葉型面精度測(cè)量系統(tǒng),其特征在于,所述線激光測(cè)量?jī)x為lj-x8900型號(hào)的線激光測(cè)量?jī)x。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槳葉型面精度測(cè)量系統(tǒng),其特征在于,所述廣域移動(dòng)平臺(tái)為agv小車或者移動(dòng)導(dǎo)軌。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槳葉型面精度測(cè)量系統(tǒng),其特征在于,所述高精度執(zhí)行機(jī)構(gòu)為abb工業(yè)機(jī)器人。
9.一種基于權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的槳葉型面精度測(cè)量系統(tǒng)的誤差分析方法,其特征在于,所述誤差分析方法包括: