电子经纬仪测量大型圆柱构件同轴度转站新方法

　　电子经纬仪三维工业测量系统以其高精度、非接触式和灵活性等优点已经广泛应用于航天、航空、天线、汽车制造、水利水电等工业测量和工程测量领域[1]。目前,大型圆柱构件(如导弹)的总体装配[2]及其整体同轴度的测量主要采用电子经纬仪坐标测量系统进行。电子经纬仪坐标系统主要由两台或两台以上的电子经纬仪、基准尺标和测量靶标以及计算机(包括电子经纬仪数据采集软件、数据采集接口卡等硬件)组成。电子经纬仪坐标测量系统获取空间一点坐标的基本方法是前方交会法。任意两台互相可视且竖直摆放的电子经纬仪通过一系列的定标过程可以建立并定义测量坐标系[3]。

　　大型圆柱构件同轴度和部件位置偏差测量的目的是为了检验产品各壳段结构偏差是否合理。根据制造工艺的要求,圆柱构件装备一旦完成,需立即进行同轴度测量。同轴度测量是检验圆柱构件产品生产质量的一项重要的测量任务,同时还可以为圆柱构件的其他用途提供重要的参数依据。常用的同轴度测量转站方法是基于两个公共点建立简易坐标系来实现的。由于大型圆柱构件体积大,两个公共点很难兼顾圆柱构件整体的误差分布。因此,提出一种基于多公共点捆集调整算法的转站方法,将公共点均匀分布于每台电子经纬仪都可见的圆柱构件四周,可以保证在各个方向上的误差的均衡性。

　　1　圆柱构件同轴度测量原理

　　圆柱构件同轴度是圆柱构件各壳段之间的轴线共线的程度,其测量方法是以尾端面为基准,尾端面的轮廓是高精度制造的平面圆,以其过圆心沿其法线方向指向前端的直线为基准轴线,然后在圆柱构件各壳段的特征位置上选取一定数量的截面,测量截面圆的圆心偏离基准轴线的偏差值。尾端面可以在一个测站中完成测量,但圆柱构件上其他各截面必须在圆柱构件左右两侧分别设站进行测量,然后把两个半圆的数据点合成为一个截面圆。综上,圆柱构件同轴度的测量分三站完成。第I站测量圆柱构件尾端面,第Ⅱ、Ⅲ两站分别测量各壳段左右两侧的截面半圆,如图1所示。以第一站坐标系统为基准坐标系,其他各测站测量数据均转换到基准坐标系中。圆柱构件同轴度测量的基准:

　　①过圆柱构件尾端面A-A的中心且垂直于A-A面的轴线为同轴度测量的基准轴,而尾端面称为基准面。

　　②圆柱构件尾端面A-A上的象限刻度线为周向位置偏差测量的基准。

　　2　基于两公共点的转站测量方法

　　为了将各站测量数据统一至同一个坐标系,在圆柱构件下面的地面上放置两个固定的公共点,两个公共点连线与圆柱构件的轴线基本一致,且距离约为圆柱构件长度的一半,如图1所示。