机床用无线对刀和工件检测系统

Renishaw新型双功能测头光学信号传输系统,使用单一光学接收器,同时安装对刀测头和主轴测头,实现快速安装和无线机床环境。该系统可方便地加装于多种加工中心和数控铣床,为用户提供自动在机对刀、刀具破损检测、工件找正及工件检测功能。     

航天大型薄壁结构装配制造尺寸精度预测与控制方法

大型薄壁结构的弱刚性导致其在制造过程中变形是影响尺寸精度的主要因素,如何对加工和装配过程零组件的偏差场进行精确预测与控制是提升制造质量、改进工艺参数的关键。本文针对大型薄壁结构制造与装配过程偏差场特性进行研究,提出适用于航天大型薄壁产品装配过程偏差场预测与控制方法。以基本变形模式的线性组合构建大型薄壁结构空间偏差场,考虑大型薄壁结构装配过程内应力的协调变形,以零件与装配体之间基本变形模式的映射关系建立大型薄壁结构装配过程偏差场预测模型。基于零件基本变形模式对装配体偏差的贡献量化值进行薄壁结构装配过程偏差溯源,提出两步寻优方法求解零件特定基本变形模式的最优控制点集,以最优控制点集的偏差调整实现大型薄壁结构装配过程的偏差控制,为航天大型薄壁结构装配过程的尺寸精度预测与控制提供理论基础与技术指导。     

大型天线面板虚拟装配关键技术及系统开发

为了缩短天线面板的装配时间,减少装配中的劳动量,提高装配质量,开发了基于CATIA平台的大型天线面板虚拟装配系统.系统采用CATIA的CAAAutomation技术,以实际测量数据为基础,实现了面板在装配环境中的精确定位及任意可调,并运用坐标变换方法进行数据处理,实现了面板装配型面精度及缝隙精度的实时输出.     

薄壁长锥筒加工工艺

为解决薄壁长锥筒零件直径大、长度长、壁薄、小锥度、母线不直度、圆度及尺寸精度要求高的问题。采用整体车削加工工艺，并在机床切削系统的刚性、变形、震颤、平衡刀杆、工艺装备、刀具角度、切削用量等方面进行了研究与技术改进。首次在普通车床上成功地加工出了这种大直径薄壁长锥筒零件，并为类似的结构壳体提供了一条可借鉴的工艺途径。     

一种基于Madgwick-EKF融合算法的卫星姿态测量方法

针对低地球轨道卫星姿态测量时,传感器易受噪声干扰、陀螺仪漂移等问题,提出一种基于Madgwick扩展卡尔曼滤波合算法(EKF)的卫星姿态测量方法。该方法采用陀螺仪、加速度计、磁强计等多传感器数据进行融合,并结合Madgwick算法和EKF算法的优点,实现姿态测量。首先,通过Madgwick算法,利用多个传感器测量数据计算初始姿态。然后,基于初始姿态和实际测量数据,应用EKF算法进行数据融合和噪声滤除,以获得最终准确的姿态估计。实验结果表明:相较Madgwick算法,本算法在测量精度上提升了65.8%,且具有较高的鲁棒性,为低地球轨道卫星姿态测量提供了一种有效的方案。     

大型薄壁壳体机械加工

薄壁圆筒形壳体,直径2000±2mm;高1868±2mm;壁厚6mm;两端焊有环状端框;是属大型、薄壁机械加工件,需在规格较小,精度较低的C5235立车上加工。工艺设计利用两侧滑程刀架找正;利用下端框的径向方孔加垫后装夹,找正定位;又利用叠高1800mm的标准块4组,固定于工件四周,在上端框圆周上顶持,以免切削过程中发生振动及位移。为减少切削力,采用刀尖R仅为0.15～0.20mm的尖刀;切削参数应用低转速,小进给量及小吃刀深度;遵守“先粗后精”“粗精分开”和“精车工序分散”的原则;工序间放松压板、顶丝以释放应力然后再夹紧;如此,在不用专用工装卡具的情况下,加工3件壳体经检测全部合格。     

基于多尺度分布式融合估计的GPS/INS组合导航系统的研究

针对如何融合多传感器的数据、提高数据处理的可靠性和精度的问题,将基于模型的动态系统分析方法与基于统计特性的多测度信号变换方法相结合,提出基于Kalman滤波的多尺度分解与估计联合的多尺度分布式融合估计算法.该算法首先建立系统的动态方程和观测方程,再利用小波变换将数据在不同尺度上进行融合处理,归纳出该算法的实现步骤.最后通过组合导航系统的仿真验证算法的有效性,结果进一步证明了该算法能够有效地提高多传感器数据的处理精度.     

基于滑窗最小二乘陀螺仪故障检测

为了实现在轨卫星姿态控制系统中陀螺仪的故障检测,设计基于滑窗最小二乘的检测算法。算法在无需额外敏感器辅助前提下,通过监测三轴陀螺仪两两测量差值的多项式拟合系数的幅值和方差变化趋势,准确获得陀螺仪发生故障类型及时间。仿真结果表明,算法能够检测出多种故障模式,具有很好的工程应用价值。     

固体火箭发动机复合材料壳体特征系数研究

采用多项式拟合算法解析封头外型面曲线方程,实现了封头质量的精确求解,获得了复合材料壳体各结构参数与特征系数间的耦合关联解析式。基于理论表达式,系统研究了长径比、开口比等结构参数对特征系数的影响作用规律。结果表明,壳体特性系数不仅与壳体基础材料性能及工艺特性有关,还与封头结构形式、长径比等结构参数有关。长径比对壳体特征系数影响显著,工程应用中的绝大多数壳体,长径比位于特征系数显著变化区间,壳体特征系数受封头结构参数的影响较大。实际应用中,如用特征系数评估纤维性能及工艺水平,应固化壳体结构参数。构造了复合材料壳体缠绕性能表征修正系数,通过该系数可实现对不同纤维材料、不同结构壳体综合缠绕性能优劣的同台评估。     

测定宇宙飞船重量和重心的高精度方法

本文提出了一种测量宇宙飞船重量和径向重心的极精确方法。这种方法是载入宇宙飞船任务要求所必需的,该项任务要求750公斤宇宙飞船径向重心的不可靠性小于1.0毫米。本方法是采用三只测力传感器(以下简称为传感器——译注)互成120°对称安装在与宇宙飞船轴线垂直的转盘上,每只传感器做六次测量。这六次测量的做法是:使放传感器的转盘和宇宙飞船绕测量支架纵轴周期地旋转。这种方法消除了径向重心测量操作中校直、校平和传感器校正产生的全部误差,使测量数据具有统计的最佳拟合。为了按此种方法完成测量,编制了相应的数据简化计算机程序,定名为 MASCM,并用于载入宇宙飞船重心的测量。该种方法的重心测量精度为0.14毫米,重量测量精度为0.01%。这种方法和相应的数据简化计算机程序也适用于其它任何系统的重量和重心测定。     

多传感器目标跟踪的实时剔野方法

考虑了目标跟踪和航天测控中测量数据的实时剔野问题，测量数据集合中严重偏离大部分数据所呈现趋势的小部分数据点被称为野值点，野值的剔除对提高目标跟踪精度有十分重要的意义，己有的剔野方法从工程应用角度看，存在不适宜成串出现的野值。需要人工干顾、计算量大，不适宜在线快速处理等缺点，多传感器目标跟踪系统可以通过合理利用传感器的互补与冗余信息来能提高系统的目标跟踪性能，本文在多传感器目标跟踪条件下，综合利用多传感器数据形成的对目标状态参数的正确描述和测量数据集合主体的变化趋势，给出了实时、准确、高效地识别测量数据中野值点的方法。仿真结果表明利用多传感器目标跟踪中航迹融合的分布式融合方法，可以快速、有效地解决野值斑点剔除问题。     

薄壁加筋圆柱壳后屈曲分析方法研究

基于有限元采用非线性显式动力学分析方法,开展了轴压作用下薄壁加筋圆柱壳结构的后屈曲行为研究,比较了加筋圆柱壳结构筋条截面高宽比、蒙皮厚度、加筋疏密程度等结构几何参数对显式非线性算法计算屈曲临界载荷与隐式非线性算法计算结果的差异。研究结果表明,结构筋条质量与蒙皮质量之比大于0.4时,显式计算结果与隐式计算结果趋于一致,当筋条质量与蒙皮质量之比小于0.4时,显式算法计算结果与隐式算法计算结果会产生波动性差异。显式非线性分析能快速高效分析筋条质量与蒙皮质量之比大于0.4的薄壁加筋圆柱壳结构后屈曲行为。     

航天器狭窄封闭空间内间距测量方法

针对某型号总装过程中,两球面舱体装配之后形成的密闭空间曲面间隙测量,设计了一套基于直线位移传感器的测量系统,采用电阻值变化反映位移的方法,对该空间间隙进行精密测量。整个测量系统包括数据采集、存储和处理子系统。为了保证系统的精度,设计了标定系统。测量实验表明,整个测试系统能够对两球面舱体间隙进行测量,测量精度可达0.005mm。     

星地动态双向时间同步与测距算法

针对卫星运动对星地距离和钟差测量的不利影响,提出一种基于最小二乘拟合的星地动态双向时间同步与测距算法。在建立星地可视模型基础上,仿真了MEO运动卫星与地面时间同步站之间星地距离的变化规律,分析了卫星运动对星地双向时间同步与测距的主要不利影响。该算法首先利用星地双向时间同步数据分别生成星地距离和钟差拟合多项式,然后联合求解出运动卫星误差最小的星地距离与钟差。实验结果表明了该算法的合理性和科学性,在包含仿真误差的条件下,其时间同步精度优于3ns,测距精度优于3m。将其应用到各种空天应用系统的星地时间同步与测距中,可以消除卫星运动对双向时间同步与测距的不利影响,提高时间同步与测距精度。     

以计算几何为基础的圆度误差评定算法

为提高微小型结构件圆度误差评定的准确性和快速性,本文研究提出一种基于计算几何的圆度误差评定算法。该算法利用计算几何中的凸包理论,将圆轮廓采样点集依据凸点判定准则进行分类,形成外接圆和内接圆两个点集,用较少的数据点进行后期拟合计算;在此基础上,建立了三种改进的圆度误差评定方法的优化算法,包括最小外接圆法（MCC）、最大内接圆法（MIC）和最小包容区域法（MZC ）;将改进的算法应用于圆度误差测量中,实验结果表明：采用同一组测量数据时,本文提出的算法与传统算法相比较,大大降低了后期数据拟合的时间,极大提高了圆度误差评定方法的效率。     

空间相机温度解算方法的分析与研究

通过温度解算完成相机主体温度测量,是相机主体温控系统实现的关键环节之一.传统的温度解算方法存在数据存储量大、可移植性差、温度映射精度低等缺点.文章提出一种拟合温度解算法,针对不同的系统需求,给出两种改进方案,对拟合温度解算法及其改进方案的原理、性能及实现方式进行描述与分析.实践证明,该方法具有占用内存小、可移植性好、温...     

基于摄影测量的超大尺寸舱段装配变形分析技术

针对运载火箭箭体结构舱段装配过程中形位精度测量及变形控制的需求,开展超大尺寸舱段精确、高效测量技术研究.首先,对比分析了不同测量技术方案的优缺点;其次,根据摄影测量技术的原理建立了超大尺寸舱段摄影测量的流程,完成了点云数据的采集,基于点云数据重构产品模型,开发软件进行数据的对齐与对比,实现产品形位精度的测量与装配变形的...     

数据驱动的装药浇注过程关键参数预测

当前固体火箭发动机制造过程中推进剂生产质量波动大,而浇注速度及浇注量是影响装药质量的关键工艺参数。针对在混合锅结构限制、药量巨大以及热固性推进剂粘度随时间变化而变化的工艺特点导致壳体内无法布置传感器直接测量浇注速度和浇注量等关键参数的问题,通过机器学习技术,利用可直接测量的与浇注速度和浇注量相关的其他工艺参数以及设备运行参数等大量试验数据构建浇注速度和浇注量的在线预测模型,实现其间接软测量。首先,采集可直接测得的实测工艺参数作为训练和测试数据;然后,结合浇注花板的具体结构,通过支持向量机和极限学习机等非线性回归的机器学习方法训练数据,建立壳体花板出口处的浇注速度和浇注量回归模型,用于在线预测;最后,在实验室环境下的缩比模拟器上进行浇注速度和浇注量检测验证,表明该方法为装药浇注工艺过程的数字化和智能化可行性提供了依据。     

空间邻近目标跟踪与航迹关联的联合优化算法

针对单传感器跟踪空间邻近目标过程中存在航迹交错的问题,提出一种基于分布式多传感器融合结构的跟踪与航迹关联联合优化算法.该算法在单帧航迹全局最优航迹关联的基础上,通过航迹关联质量检测传感器航迹是否存在交错,然后构造交错航迹对的拟测量,并根据拟测量误差协方差计算融合“测量”,最后由融合中心对融合“测量”进行全局最优点迹-航迹互联和交互多模型(IMM)滤波更新融合航迹.考虑分布式融合系统约束情况,给出采用次优拟测量的替代方法.仿真结果表明,与传统航迹关联算法相比,联合优化算法能够明显提高目标跟踪精度和身份正确率.     

快船式飞行器参数化建模及高超声速气动计算

针对快船式飞行器概念研究和总体设计的需要,将已知几何构型截面划分为三个形状控制函数,并基于圆锥曲线拼接的思想将其封闭为统一的参数化截面形状函数。通过动态调整形状函数的少量控制参数,可获得一簇连续的形状截面,实现了飞行器几何外形的快速参数化建模。基于三角面元划分,进行了高超声速气动特性工程计算,并给出了数据的4阶多项式拟合公式。设计了一种中长航程任务,采用全数值预测校正再入制导算法对快船式飞行器和阿波罗飞船进行了相同条件的再入仿真。仿真表明,相比传统飞船,快船式飞行器升阻比增大,机动性增强,过载环境改善,着陆精度更高。