主泵中空法兰螺栓在线检测装置轨道平台作为整个装置的运行基准,其位姿调控是实现精准超声检测的核心技术;将装置末端超声探头定位、倾摆、偏航误差映射为轨道平台的几何形态误差;提出基于形位测度思路的轨道平台调控机制。即将环形轨道、主泵筒体映射为并联机构的动、静平台,轨道平台与主泵主体六自由度相对位姿调控过程分解为具有几何意义的水平度、同心度有序调节过程;基于方位特征理论构型组合方案,综合出对应水平度调节的一平移两转动(1T2R)并联机构及同心度调节两平移一转动(2T1R)并联机构构型。所综合并联机构构型确保了轨道平台安装调整过程具有可调性、解耦性,其研究思路及可操作性设计方法可为多自由度调节机构设计提供思路。

环形平台作为核主泵螺栓在线检测的移动和操作基准,其位姿快速、高精度调整是螺栓在线精确检测的关键。针对辐射环境环形平台位姿调整需求,提出了基于解耦并联机构的粗、精两级高精度快速调整方法,第一级粗调以6自由度解耦并联机构对环形平台进行初步调整,第二级精调以两独立方位特征子集对应的1T2R和2T1R解耦并联机构对平台按序进行水平度和同轴度调整;基于方位特征集理论,综合了粗、精两级调整解耦并联机构;提出了以海绵吸具在泵体弧形光滑外壁吸附形成固定支点,构造并联机构定平台,实现了各并联机构的快速安装、切换及拆卸。基于解耦并联机构的粗精两级快速调整,为实现核辐射环境环形平台的快速高精度调整提供了新思路。

具有力触觉反馈主从操作的检测装置是提升核主泵螺栓在线检测准确率、避免核辐射健康损害的有效手段。针对核主泵中空螺栓检测超声探头三平移一转动的深孔运动特征,基于方位特征集并联机构拓扑综合方法,构造了一种新型4-HSOC{-Ri1//Ri2(-P(4R))//Ri3⊥Ri4-}力触觉主端并联操作机构;以矢量方程法求解了该机构正逆运动学,并进行了工作空间、运动特性分析和仿真;对应从端深孔检测作业特征进行了工作空间匹配分析和实验验证。该主端力触觉并联机构具有对称折叠性和良好的动平台转动能力,适用于竖向深孔扫查作业,契合从端核主泵螺栓检测装置检测需求,为核主泵螺栓检测装置对孔、扫查任务及主从端运动匹配提供了理论基础。