固体火箭发动机推力线的测定是航天器精密安装领域的一项关键技术, 也是回转形体旋转轴线提取的一种代表性应用。针对现有相关方法存在的结果不够客观、可靠性不高且适应性欠缺等问题, 提出了一种基于表面法矢约束的回转形体点云旋转轴自动提取方法。首先, 计算形体点云的表面法矢, 通过设置最小二乘法矢计算标准差阈值剔除非可靠点集, 用以对旋转轴计算结果进行质量保证; 然后, 选用可靠点作为种子点, 依据种子点同纬点集法矢之间的特殊关系对此点集进行筛选, 并对提取的同纬点集进行平面拟合和空间圆拟合, 得到旋转轴初值; 最后, 根据点云表面法矢与旋转轴之间的位置关系列出最小二乘平差的目标函数, 通过迭代平差求解初值的改正数, 从而得到最终的旋转轴提取结果。通过实验测试, 利用模拟数据和实测数据对方法的准确度和精密度进行验证。实验结果显示: 有效采样间隔点云的旋转轴提取结果偏斜量达到0.01°以内, 横移量达到0.02 mm以下, 表明提出的方法正确, 可以实现对回转形体点云旋转轴线的高可靠性自动提取。

基于新型双轴摇摆直线升降运动校准装置，提出了一种喷管运动视觉测量系统的校准方法。首先，将校准装置提供的摆心、摆角的标准值与视觉测量系统的测量值在空间上对应起来，通过校准装置提供给喷管模型2次不同轴的摆动，推导出视觉运动测量系统的世界坐标系与喷管摆角坐标系之间的位姿关系。然后求解出二者位姿矩阵和平移向量，在视觉运动测量系统中建立喷管的摆角坐标系；通过时间同步系统向校准装置和视觉运动测量系统发送同步时间基准信号和同步触发信号，同步二者的采样时间，实现标准值与测量值在时间上的对应关系，完成摆动动态数据的直接比较。最后对喷管运动视觉测量系统进行了校准实验，分析了喷管在±12°的摆动空间内不同位置的摆心、摆角的测量误差。实验结果表明，在运动范围内摆角的最大测量误差为0.093°，摆心的最大测量误差为0.832 mm。

火箭发动机喷管三维运动参数的测试是对其精确控制的前提,其校准装置是保证测试精度的关键。本文提出了一种能够直接模拟火箭喷管实际运动并提供标准的位置和运动参数的校准装置,用于火箭喷管三维运动测试的静态和动态校准。在分析火箭喷管运动的基础上,设计了一种新型校准装置的结构。该装置主要由基座、升降台、摇摆台以及喷管标准件组成;具有三个自由度,分别为绕X轴和Y轴的摆动,以及Z轴方向的直线移动。应用多体系统运动学误差理论推导了几何误差源影响校准装置的指向误差和摆心位置误差的公式,分析了几何误差的来源。通过仿真得出了指向误差和摆心位置误差在喷管摆动范围内的分布,指出为满足校准精度,对指向误差影响较大的垂直度误差应控制在15″之内,对摆心位置误差影响较大的相交度误差应控制在80 μm以内。