[发明专利]一种航天发动机装配过程中动态实时测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业数字摄影测量领域，特别是一种航天发动机装配过程中动态实时测量方法。

背景技术

航天发动机是由发动机喷管与连接管组成，理论上，发动机喷管中心轴线与连接管中心轴线处于平行状态，发动机喷管上部弯管中心与连接管上部弯管中心等高。为了实现对发动机喷管与连接管的动态装配，必须实时测量出二者的中心轴线之间的平行度和其上部弯管中心点位之间的高度差。同时，为了避免在装配过程中二者发生碰撞，还需对二者进行实时防撞监测和预警，常规测量，需长时间的预热待机时间，一次测量并显示结果，最快需要约2小时，速度慢，时间长；航天发动机的装配测量，所需的调整参数，均来自于空间中的虚拟轴线和点的相对关系，要想获得高的测量精度，需要一个静止的稳定的环境；常规的测量方法，点位的采样由于设站位置和现场条件的限制，难以达到最佳，劳动强度大，因此，航天发动机装配过程中测量方法的改进是目前亟需解决的问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种航天发动机装配过程中动态实时测量方法，可有效解决现有技术预热待机时间长，测量速度慢，受周围环境振动的影响，测量精度低的问题。

本发明解决的技术方案是，包括以下步骤：①.对发动机喷管中心轴线进行测量②.对发动机喷管上部弯管中心位置进行测量③.建立发动机喷管基准坐标系④.对连接管中心轴线进行测量⑤.对连接管上部弯管中心位置进行测量⑥.建立连接管基准坐标系⑦.对发动机喷管及连接管的基准坐标系进行转换⑧.装配测量⑨.发动机喷管与连接管防撞数据测量及信号输出。

本发明预热待机短，测量速度快，不受周围环境振动的影响，测量精度高，是航天发动机装配过程中动态实时测量方法上的创新。

附图说明

图1为本发明的工艺测量流程图。

图2为本发明的发动机喷管中心轴线测量示意图。

图3为本发明的发动机喷管上部弯管中心位置测量示意图。

图4为本发明的连接管喷管中心轴线测量示意图。

图5为本发明的基准坐标系的建立示意图。

图6为本发明的基准坐标系的转移示意图。

图7为本发明的装配测量示意图。

图8为本发明的干扰点布置示意图。

图9为本发明的Kardan旋转示意图。

五、具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1给出，本发明在具体实施中，是由以下步骤实现的：

①.对发动机喷管中心轴线进行测量：

在发动机喷管端圆上布设至少5个第一摄影测量标志，在发动机喷管上部的圆柱部分段上布设至少7个第二摄影测量标志，采用MPS工业摄影测量系统，测量出所有布设的摄影测量标志的三维坐标（如图2所示），分别用端圆上的摄影标志点拟合一个圆，得到端圆圆心；再用圆柱部分段上的摄影测量标志拟合一个圆柱，得到圆柱的轴线；连接端圆圆心及圆柱轴线，得到发动机喷管的中心轴线；

②.对发动机喷管上部弯管中心位置进行测量：

在上部弯管的端圆上布置至少5个第三摄影测量标志，采用MPS工业摄影测量系统测量出所有布设的摄影测量标志的三维坐标（如图3所示），用端圆摄影标志点拟合一个圆，得到端圆圆心即为弯管中心；

③.建立发动机喷管基准坐标系：

以发动机喷管中心轴线、上部弯管中心形成一个基准平面，以基准平面建立其基准坐标系，以弯管中心点到发动机喷管中心轴线的投影点作为坐标系原点，以发动机喷管中心轴线为Z轴，指向弯管端圆中心为X轴，根据右手坐标系法则大拇指所指方向为Y轴，建立起发动机喷管的基准坐标系（如图5所示）；

④.对连接管中心轴线进行测量：

在连接管端圆上布设至少5个第四摄影测量标志，在连接管的圆柱相同厚度部分布设至少7个第五摄影测量标志，采用MPS工业摄影测量系统的单相机静态测量，测量出所有布设的摄影测量标志的三维坐标（如图4所示），分别用端圆上的摄影标志点拟合一个圆，得到端圆圆心；再用圆柱部分段上的摄影标志点拟合一个圆柱，得到圆柱的轴线，连接端圆圆心及圆柱轴线，得到连接管的中心轴线；

⑤.对连接管上部弯管中心位置进行测量：

采用与步骤②相同的测量方法，在上部弯管的端圆上布置至少5个第六摄影测量标志，采用MPS工业摄影测量系统测量出所有布设的摄影测量标志的三维坐标，用端圆摄影标志点拟合一个圆，得到端圆圆心即为弯管中心；

⑥.建立连接管基准坐标系：