【技术实现步骤摘要】
一种大尺寸复合材料构件贴模度非接触检测方法
本专利技术提供一种大尺寸复合材料构件贴模度非接触检测方法,它是采用一种复合材料表面贴膜度的非接触检测方法,属于飞机大尺寸复合材料几何构件设计制造领域。
技术介绍
新一代飞机对稳定性、经济性、安全性提出了更高要求,与传统航空材料相比,复合材料具有高比强度、高比刚度、耐烧蚀等诸多优点。此外,复合材料构件不需要二次加工,构件整体性强,加工效率高,因此复合材料常用于大型结构件的整体加工制造。复合材料制造过程和自身特性导致复材构件内部易出现缺陷,目前复合材料数字化检测技术主要集中在复材构件内部缺陷的无损检测。但是随着整体成型复合材料构件的制造应用推广,构件几何特征对性能影响受到越来越多的关注。特别是大尺寸复合材料构件,外形尺寸大、刚性弱、结构复杂、装配要求高,质量不容易保证。另外,大尺寸复合材料构件多用于飞机机身或机翼蒙皮,表面几何特性(如波纹度、贴膜度等)直接影响飞机产品质量。文献“飞机RVSM系统分析与测试”(周颖.飞机RVSM系统分析与测试[J].中国高新技术企业,2010(13):9-10.)中分析了飞机表面某些特殊区域的表面特征会对飞机的气动特性和飞行性能产生较大影响,比如:空速管及附近区域表面情况会影响传感器压强测量值,进而影响飞机测速;静压口及附近区域表面情况直接影响民用飞机缩小最小垂直间隔(RVSM)运行能力的适航取证。三维摄影测量技术是通过特制的相机在不同位置和方向拍摄一定数量的数字图片,这些图片涵盖了待测区域上的所有测量点,通过计算机图像匹配等相关后处理技术进行拼接和修正,最终得到所有测量点的点云数据。 ...
【技术保护点】
一种大尺寸复合材料构件贴模度非接触检测方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1)在复合材料成型模具四周布置基准检测点,并且能够在每一次成像时被测量相机检测到;步骤2)利用测量相机测量基准检测点坐标,获得测量坐标系下的坐标值,利用最小二乘关系,求解出测量坐标系与模具理论坐标系之间的转换矩阵;步骤3)等复合材料结构件成型结束,利用测量相机、投点器测量成型后复合材料构件内表面的数据点值,,根据上一步建立的坐标转换矩阵,将数据点从测量坐标系转换到理论坐标系下;步骤4)取下成型构件,和步骤3)相同,测量模具成型表面数据点值,拟合模具成型面,并将其转换到理论坐标系下;步骤5)利用测厚仪测量复合材料结构件的成型厚度;步骤6)根据步骤3)所测的构件内表面数据点值和构件厚度,采用分割球面逼近法计算内表面的偏距点;最后结合步骤4)所测的模具成型表面数据点值计算复合材料成型构件的贴模度;通过以上步骤,能够快速测量计算复材成型构件的贴模度,避免了因复合材料弱刚性产生的误差,测量精度高。
【技术特征摘要】
1.一种大尺寸复合材料构件贴模度非接触检测方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1)在复合材料成型模具四周布置基准检测点,并且能够在每一次成像时被测量相机检测到;步骤2)利用测量相机测量基准检测点坐标,获得测量坐标系下的坐标值,利用最小二乘关系,求解出测量坐标系与模具理论坐标系之间的转换矩阵;步骤3)等复合材料结构件成型结束,利用测量相机、投点器测量成型后复合材料构件内表面的数据点值,,根据上一步建立的坐标转换矩阵,将数据点从测量坐标系转换到理论坐标系下;步骤4)取下成型构件,和步骤3)相同,测量模具成型表面数据点值,拟合模具成型面,并将其转换到理论坐标系下;步骤5)利用测厚仪测量复合材料结构件的成型厚度;步骤6)根据步骤3)所测的构件内表面数据点值和构件厚度,采用分割球面逼近法计算内表面的偏距点;最后结合步骤4)所测的模具成型表面数据点值计算复合材料成型构件的贴模度;通过以上步骤,能够快速测量计算复材成型构件的贴模度,避免了因复合材料弱刚性产生的误差,测量精度高。2.根据权利要求1所述的一种大尺寸复合材料构件贴模度非接触检测方法,其特征在于:在步骤1)中所述的“在复合材料成型模具四周布置基准检测点”,即“布置基准检测孔”,是指在模具设计时,在模具的四周加设孔,具体说是在模具的四周以“孔”加设布置一些基准检测点,要求能够被测量相机测量到且不影响模具成型构件;这些孔随模具一起制造,并具有预定的精度。3.根据权利要求1所述的一种大尺寸复合材料构件贴模度非接触检测方法,其特征在于:在步骤2)中所述的“求解出测量坐标系与模具理论坐标系之间的转换矩阵”,其求解的过程如下:设基准检测孔的设计坐标为Pi[xPiyPizPi],利用测量相机测量的坐标为Ji[xJiyJizJi];假设测量坐标系分别绕X、Y、Z轴旋转α、β、γ角度,沿X、Y、Z轴分别平移Δx、Δy、Δz后与模具理论坐标系重合,那么基准检测点在理论坐标系和测量坐标系下的坐标存在如下的坐标转化关系:PiT=RJiT+T(i=1,2,…,6)(1)其中:R是3×3的坐标旋转矩阵,写成如下形式:T是位移向量[ΔxΔyΔz]T;利用最小二乘法建立的目标函数:式(2)中X=[αβγΔxΔyΔz];将基准点的坐标值代入(2)式,将式(2)简写为:
【专利技术属性】
技术研发人员:张俐,任远鑫,江春,王炜辰,吴中林,李承文,
申请(专利权)人:北京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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