摘要
数字化测量技术是飞机大型零部件自动化装配对接的核心技术之一，是装配对接精度的保障。常用的激光跟踪仪和iGPS等非接触式数字化测量设备易受光路遮挡等环境因素的影响，为了提高装配对接效率、可靠性和降低成本，提出了一种基于拉绳位移传感器的飞机大部件对接位姿测量方法，并运用BP神经网络和牛顿迭代法求解出大部件的位姿。本文主要研究内容如下： (1) 提出一种新型的基于拉绳位移传感器的飞机大部件对接位姿测量方法。采用6组拉绳位移传感器构建飞机大部件位姿测量场，研究位姿测量原理，设计了基于拉绳位移传感器的飞机大部件对接位姿测量方案和传感器的布局，建立了飞机大部件位姿和拉绳位移传感器绳长值的理论模型。 (2) 采用基于BP神经网络和牛顿迭代法的混合算法求解飞机大部件对接位姿。设计不同隐含层节点数和隐含层数的神经网络结构，运用飞机大部件位姿和拉绳位移传感器绳长值的理论模型建立神经网络的样本数据，训练测试所设计的神经网络结构并分析最优的网络结构模型。建立牛顿迭代法求解飞机大部件位姿的理论模型。基于最优的BP神经网络结构模型预测飞机大部件位姿，将预测位姿作为牛顿迭代法的初始值求解大部件位姿，分析基于BP神经网络和牛顿迭代法的混合算法求解位姿的误差。数值仿真结果表明，在 20 组大部件位姿求解中，位置最大误差绝对值为 7.0616×10-7mm，姿态角最大误差绝对值为1.9959×10-9°，最大迭代时间为0.589453s，最大迭代步数为10，验证了基于混合算法求解飞机大部件对接位姿的有效性。 (3) 设计并搭建飞机大部件对接位姿测量实验平台，完成飞机大部件对接位姿测量实验流程的设计，进行基于拉绳位移传感器的位姿测量实验。实验结果表明，位置最大误差为0.6031mm，姿态角最大误差为0.0882°。分析基于拉绳位移传感器的飞机大部件对接位姿测量方法及系统的主要误差，建立飞机大部件对接位姿测量系统的误差模型，计算位姿测量实验的理论误差。根据理论研究和实验结果，验证了基于拉绳位移传感器的飞机大部件对接位姿测量方法的可行性。
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