● 摘要
测量数据的可信程度将直接影响着产品实现过程的控制、分析和决策，目前国际标准化组织推荐使用测量不确定度来评价测量结果的可信程度。坐标测量是一种间接测量方法，越来越多的用于飞机大部件装配、型架安装与检定和总装等。在这个过程中关键的一个环节就是对部件进行位姿测量，但是目前在位姿测量及调控不确定度评估以及基于位姿测量数据的装配过程调姿方面缺少相应的研究，因此有必要对位姿测量及调控不确定度评定进行研究。本文基于测量过程的虚拟仿真，对坐标测量系统的不确定度进行了分析，并引入基于协方差矩阵的不确定度评定方法对位姿测量及调控精度进行了研究。首先，构建了两种常见的坐标测量仪器激光跟踪仪和室内GPS的测量数学模型及其测点不确定度表达的协方差模型。实现了两种仪器的虚拟测量过程仿真和测点不确定度评定，并将算法评定结果与SA软件的结果进行了比较分析。其次，在给出部件位姿的定义、表示及其测量计算方法后，基于协方差矩阵引入位姿不确定度的概念并用于评价部件位姿测量及调控的精度。文中给出了其不确定度计算的数值计算方法，同时利用蒙特卡罗仿真对数值解法进行了验证。再次，通过将位姿测量不确定度协方差矩阵分解为位置分量和姿态分量两部分，对其进行了可视化分析，同时给出了位姿测量不确定度的综合评定和融合计算，并将其用于位姿测量系统优化分析中。论文最后基于CAA的CATIA二次开发技术和MATLAB平台实现了位姿不确定度分析原型系统的设计和开发，并结合机身机翼对接装配的应用场景给出了原型系统的应用实例分析。