大尺寸测量场不确定度分析与优化

摘要

随着测量辅助装配技术的应用，飞机数字化装配测量场的精度成为飞机装配质量的重要保证之一。使用不确定度这个概念来评价测量场的精度更加准确可靠。根据基准位置、测量仪器位置运用协方差传播率建立测量场不确定度的数学模型，可以评估精度是否合格，还能通过数学模型优化基准布设和站位规划，从而提高测量场的精度。在测量场构建完成的情况下，可以根据实际拟合误差重复加权平差，进一步提高坐标转换的精度。本文主要研究内容如下： （1）针对基准点对称分布这一特殊情况进行研究。通过理论推导得到基准位置及其不确定度与三个平移参数的不确定度之间的关系；考虑到矩阵运算的复杂性，采用蒙特卡洛方法研究三个旋转参数的不确定度。分析由仿真得到的多组数据，给出了坐标转换不确定度的公式。 （2）基于待测点位置坐标和测量仪器位置参数建立仪器的测量不确定度模型，然后考虑坐标转换带来的协方差传播问题建立测量场不确定度模型，基于该模型开发三维可视化软件并进行不确定度分析。 （3）提出了一种将多个测量系统数据融合的算法，并求出融合测量值的不确定度；基于融合测量值不确定度模型，借助MATLAB工具的算法库，进行测量站位的优化。 （4）针对个别基准坐标可能出现大误差的情况，提出了改进的迭代重复加权最小二乘算法，优化了坐标转换的精度。

目录

第一个书签之前

绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状与技术应用

1.2.1大尺寸测量技术应用

1.2.2.1 基准点布设优化技术

1.2.2.2 站位规划与测量不确定度研究现状

1.2.2.3 迭代重复加权最小二乘拟合（IRLS）算法应用现状

1.3 论文主要研究内容与结构框架

1.3.1 本课题主要研究内容

1.3.2 论文结构和章节安排

基于蒙特卡洛方法的基准布设优化研究

2.1 引言

2.2 大尺寸测量场构建方法

2.2.1 测量场构建流程

2.2.2 测量场不确定度

2.3 坐标转换不确定度模型构建

2.3.1 坐标转换模型

2.3.2 三个平移参数的不确定度求解

2.3.3 三个旋转参数的不确定度求解

2.4 坐标转换不确定度分析与基准布设优化

2.4.1 坐标转换不确定度分析

2.4.2 基于测量场平均不确定度的基准布设合理性评价与优化

2.4.3 基于成本-公差模型的基准布设分析

2.5 仿真实验验证

2.6 本章小结

基于测量场不确定度的测量站位优化

3.1 引言

3.2 测量场不确定度模型构建

3.2.1 坐标转换模型构建与转换参数求解

3.2.2 基准实际测量值向量的协方差矩阵求解

3.2.2.1 布设误差向量的协方差矩阵求解

3.2.2.2 测量误差向量的协方差矩阵求解

3.2.3 测量场中任意测量点不确定度求解

3.2.4 仿真实验验证

3.2.5 基于三维可视化软件的不确定度分析

3.3 多站位协同测量场不确定度模型构建

3.3.1 多站位协同测量坐标转换模型构建与转换参数求解

3.3.2 坐标转换参数向量协方差矩阵求解

3.3.2.1 布设误差向量的协方差矩阵求解

3.3.2.2 测量误差向量的协方差矩阵求解

3.3.3 融合测量值不确定度求解

3.3.4 仿真实验验证

3.4 测量站位优化

3.5 实例分析与验证

3.6 本章小结

基于IRLS算法的坐标拟合优化

4.1 引言

4.2 改进的迭代重复加权最小二乘拟合算法

4.3 算法实施流程

4.4 算法实例验证

4.5 本章小结

总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

攻读硕士学位期间参加科研项目情况

攻读硕士学位期间发表（录用）论文情况

附录