基于三维模型的坐标测量定义扩展及不确定度评估

论文摘要

航空航天产品制造过程中,坐标测量方法已经成为质量检测的主要手段,广泛应用于零件加工在线或离线检测,部件产品装配过程检测、总装检测等,极大地提高了生产效率,加快了产品更新换代的周期。另外,随着产品数字化定义技术的发展,三维数模已逐渐成为制造过程中唯一的数据源,基于三维模型的坐标测量技术已经成为工业测量技术的发展方向和研究热点。基于三维模型的坐标测量技术存在很多亟需解决的问题,其中关键的有三维模型坐标测量信息缺失和测量结果的质量评定两个问题。本文针对这两个方面的相关技术进行了深入研究,主要内容与成果如下:（1）分析了坐标测量的一般过程,建立了基于新一代产品几何量技术规范（Geometrical Product Specification and verification, GPS）的坐标测量过程信息模型,在此基础上,提出了三维坐标测量信息扩展及不确定度评估的总体方案。（2）针对三维模型的坐标测量信息输入问题,分析了坐标测量的扩展功能需求,提出了三维模型检测信息的扩展要求和扩展内容,详细研究了扩展内容的实现方法,实现了在Pro/E环境下坐标测量信息扩展。（3）针对坐标测量的不确定度问题,详细分析了测量不确定度的贡献因素,建立了基于Monte-Carlo法评估坐标测量不确定度的基本流程。最后,以面面距离和直线度的测量评定为例,验证了坐标测量定义和评定算法带来的不确定度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源与选题背景
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 选题背景
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.2.1 坐标测量定义扩展
• 1.2.2 测量不确定度评估
• 1.2.3 发展趋势
• 1.3 论文主要研究工作与内容安排
• 1.3.1 论文主要研究内容
• 1.3.2 论文组织结构
• 第二章 基于新一代GPS 的坐标测量过程
• 2.1 新一代GPS
• 2.2 坐标测量的一般过程
• 2.3 坐标测量信息建模
• 2.3.1 建模方法选择
• 2.3.2 坐标测量相关数据
• 2.3.3 坐标测量信息模型
• 2.4 三维坐标测量信息扩展及不确定度评估总体方案
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于三维模型的坐标测量信息扩展
• 3.1 基于三维模型的坐标测量扩展功能分析
• 3.2 坐标测量信息存储模型
• 3.2.1 几何元素的数字化表达
• 3.2.2 采样策略的数字化表达
• 3.2.3 测量过程的数字化表达
• 3.3 CAD 环境下扩展信息的实现
• 3.3.1 坐标系扩展
• 3.3.2 扩展信息关联
• 3.4 应用实例
• 3.5 本章小结
• 第四章 坐标测量的不确定度评估
• 4.1 坐标测量不确定度
• 4.2 坐标测量不确定度的Monte-Carlo 评估
• 4.3 实例分析
• 4.3.1 坐标测量定义贡献的不确定度
• 4.3.2 取样点数对不确定度的影响
• 4.3.3 温度对测量不确定度的影响
• 4.3.4 评定算法贡献的不确定度
• 4.3.5 仪器精度对测量不确定度的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 坐标测量定义扩展及不确定度评估系统
• 5.1 系统功能模型
• 5.1.1 基础数据管理
• 5.1.2 GD&T 坐标测量定义
• 5.1.3 坐标测量不确定度评估
• 5.1.4 系统集成
• 5.2 系统功能实现
• 5.2.1 平台及主要步骤
• 5.2.2 关键技术
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果
• 附录A 论文部分MATLAB 源代码
• 附录B 坐标测量扩展信息源码