Mehrquellenmessfusion für die Positionsbestimmung und Abbildung von Dehnungsmessstreifen großer Strukturen

CAI Zhiwei ,  

LIU Yuxin ,  

YU Wangzhu ,  

SUN Xiaoyun ,  

CAI Zihui ,  

KONG Xinjie ,  

摘要

Angesichts der niedrigen Positionierungseffizienz an kritischen Stellen bei statischen Großstrukturprüfungen und der Beeinträchtigung der Genauigkeit durch Fertigungstoleranzen und Mehrquellenmessunsicherheiten wird eine Methode zur Fusion heterogener Mehrquellenmessungen zur Positionsbestimmung und Abbildung vorgeschlagen. Innerhalb eines einheitlichen räumlichen Messrahmens werden ein Multi-Geräte-Kooperationsmechanismus und eine Unsicherheitsgewichtete Fusionsstrategie eingeführt, um die Zusammenarbeit von Laserverfolgern, 3D-Scannern und Laserprojektoren zu realisieren; mithilfe von Multi-Station-Punktwolkenzusammensetzung wird ein hochpräzises Festkörpermodell erstellt, der dynamische Nachbarschaftssuchalgorithmus basierend auf Flächendichte verbessert und eine Positionskorrektursoftware entwickelt, die eine automatische Kompensation von Fertigungsabweichungen ermöglicht; ein End-to-End-Modell der Unsicherheitsübertragung wurde aufgebaut, der Fehlerfortpflanzungsprozess mit der Monte-Carlo-Methode verifiziert. Beim Testen eines Modells mit 66.613 Flächen verringerte der verbesserte Algorithmus die Anzahl der Nachbarflächenabrufe um 38 % bis 45 %, die Berechnungszeit wurde auf 18,2 bis 20,5 Sekunden reduziert, die Effizienzsteigerung lag bei 17 % bis 26 %; hochauflösende Testresultate mit 200 Messpunkten zeigten einen maximalen Positionsfehler von 0,454 mm, den mittleren Fehler von 0,400 mm, was deutlich unter den traditionellen manuellen Methoden liegt; die kombinierte Standardabweichung der Wiederholung betrug 0,178 mm; der Positionsfehler im Messbereich von 3 bis 10 m blieb unter 1 mm; Unsicherheitsanalysen zeigen eine systemseitige kombinierte Standardunsicherheit von etwa 0,42 mm, was mit den Testergebnissen übereinstimmt; bei einem Positionsszenario mit 200 Punkten sank die Gesamtpositionszeit von 1.277 min auf 95 min, die Effizienz verbesserte sich um mehr als 100 %. Diese Methode gewährleistet hohe Präzision bei deutlich verbesserter Positionierungseffizienz und ermöglicht durch die Unsicherheitsmodellierung eine erklärbare und rückverfolgbare Messergebnisdarstellung. Sie zeigt gute Stabilität, Adaptivität und ingenieurtechnisches Anwendungspotenzial unter verschiedenen Material-, Struktur- und Messentfernungsbedingungen, bietet eine effektive technische Unterstützung für hochpräzises schnelles Positionieren bei Prüfungen komplexer Großstrukturen.

关键词

heterogene Mehrquellenmessung; Fusionspositionierung; Unsicherheitsübertragung; Positionskorrektur; Großstrukturen; Dehnungsmessstreifenpositionierung

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