專利名稱：用于裝配時(shí)確保多段物理結(jié)構(gòu)維數(shù)恒定度的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可確保在裝配中多段物理結(jié)構(gòu)的維數(shù)恒定度
(dimensional constancy)的方法禾口裝置。
背景技術(shù)：
本發(fā)明及其基于的問(wèn)題將參考多段飛機(jī)結(jié)構(gòu)的裝配進(jìn)行解釋，而不受 任何對(duì)其一般應(yīng)用的限制。
當(dāng)前用于飛機(jī)機(jī)身制造的生產(chǎn)安裝具有幾何形狀限定部件，最終的外 皮幾何形狀由所述部件的使用而產(chǎn)生。這些幾何形狀限定部件通常由鋼組 成，并被加工使得機(jī)身殼體的內(nèi)部流線型固定在所述部件上，從而，外部 流線型的結(jié)果位置與標(biāo)稱輪廓相一致。在這種情況下，在整個(gè)使用期間內(nèi)， 尤其是在制造各個(gè)飛機(jī)機(jī)身期間內(nèi)，有必要確保幾何形狀限定部件僅在可 接受的公差帶的量度內(nèi)變化。
更現(xiàn)代的生產(chǎn)安裝技術(shù)已經(jīng)正在省去這些幾何形狀限定部件，為此目 的而正在使用數(shù)控(NC)定位軸。在這種情況下，幾何形狀是通過(guò)校正單 個(gè)機(jī)身片段相對(duì)于另一個(gè)的位置而獲得的。在這個(gè)生產(chǎn)技術(shù)中，如上述的 制造技術(shù)中，加工結(jié)果是在整個(gè)加工結(jié)束的時(shí)候被檢査。因?yàn)樵谡麄€(gè)加工 時(shí)間內(nèi)，例如，由于溫度波動(dòng)、生產(chǎn)車間地質(zhì)上的局部下降和升高等等， 制造環(huán)境不會(huì)保持穩(wěn)定，檢査是必須的。
上述生產(chǎn)技術(shù)中被發(fā)現(xiàn)的一個(gè)缺點(diǎn)是，在特定情況下，在整個(gè)過(guò)程結(jié) 束時(shí)發(fā)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果存在著不可以忍受的偏差。所述不可以忍受的偏差產(chǎn)生 在所有價(jià)值創(chuàng)造階段己執(zhí)行完成之后的單個(gè)加工步驟中，這種情況使這些 生產(chǎn)概念在經(jīng)濟(jì)上昂貴和沒(méi)有吸引力。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的方法和改進(jìn)的裝置以確保在裝配中多段物理結(jié)構(gòu)的維數(shù)恒定度，允許在生產(chǎn)加工的任意時(shí)間，優(yōu)選地甚 至是連續(xù)地，監(jiān)測(cè)并且如果必要時(shí)校正，維數(shù)恒定度。
本發(fā)明提供一種確保在裝配中多段物理結(jié)構(gòu)的維數(shù)恒定度的方法，尤 其是根據(jù)權(quán)利要求l的飛機(jī)結(jié)構(gòu)、根據(jù)權(quán)利要求ll的相應(yīng)裝置，以及根據(jù)
權(quán)利要求12的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
本發(fā)明主題的有利的發(fā)展和改進(jìn)可見(jiàn)于附屬的權(quán)利要求。
所表述的飛機(jī)結(jié)構(gòu)包括，例如，飛機(jī)機(jī)身和/或飛機(jī)機(jī)身零件，主翼 面或主翼面零件，以及水平尾翼或水平尾翼部件。
例如，空間固定坐標(biāo)系可基于制造車間內(nèi)的固定點(diǎn)或制造車間外的固 定點(diǎn)被構(gòu)成，例如以一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星為基礎(chǔ)。
舉例來(lái)說(shuō)，如果維數(shù)恒定度與所需要的不符合，校正這種情況的一個(gè) 合適方法是在待裝配物理結(jié)構(gòu)的將與另一個(gè)彼此裝配的兩個(gè)片段被相互 緊固連接之前，將這兩個(gè)片段相對(duì)于彼此再次排列。并且提供各個(gè)片段或 各個(gè)已裝配片段組位置的校正，從而維數(shù)恒定度在預(yù)定的誤差范圍內(nèi)。換 句話說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的裝置也精確地以與任何其他測(cè) 量和/或檢查方法相同的方式允許特定的誤差，優(yōu)選地是可自由預(yù)定的誤 差。
基本上，以下兩個(gè)步驟可順序地采用以監(jiān)視空間固定三維坐標(biāo)系內(nèi)的
位置
a) 相對(duì)于彼此的片段或片段組的相對(duì)位置在空間固定坐標(biāo)系內(nèi)被監(jiān) 視，并以記錄的位置為基礎(chǔ)將片段或片段組相對(duì)于彼此進(jìn)行排列。在這種 情況中，完全地裝配的物理結(jié)構(gòu)在空間固定坐標(biāo)系內(nèi)的空間位置是次重要 的；
b) 單個(gè)片段或片段組在空間固定坐標(biāo)系內(nèi)的絕對(duì)位置被監(jiān)視，并在 空間固定坐標(biāo)系內(nèi)以可預(yù)定的標(biāo)稱位置為基礎(chǔ)將片段進(jìn)行排列。在這種情 況下，完成的物理結(jié)構(gòu)在空間固定坐標(biāo)系內(nèi)的空間位置是主重要的。
根據(jù)本發(fā)明和權(quán)利要求l的方法，以及根據(jù)權(quán)利要求11的相應(yīng)的裝置 比之前的技術(shù)更具有優(yōu)勢(shì)，這是在于在裝配過(guò)程中物理結(jié)構(gòu)的裝配結(jié)果能 夠在任何時(shí)間被預(yù)測(cè)和/或校正。當(dāng)使用幾何形狀限定部件時(shí)，在整個(gè)物 理結(jié)構(gòu)的裝配期間內(nèi)單個(gè)的片段或片段組位置的重復(fù)記錄，優(yōu)選地連續(xù)的記錄，可使所希望的維數(shù)恒定度通過(guò)使用拒絕程序而排除任何偏差成為可 能，從而，在裝配過(guò)程結(jié)束時(shí)得到所希望的維數(shù)恒定度，并且所述物理結(jié) 構(gòu)可立刻被進(jìn)一步處理。
當(dāng)使用數(shù)控定位裝置時(shí)，在裝配過(guò)程中被確定的幾何數(shù)據(jù)被立刻處 理，并被用作被控變量，這樣在理想的裝配過(guò)程結(jié)束時(shí)不會(huì)與所希望的維 數(shù)恒定度產(chǎn)生差異。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的改進(jìn)是，對(duì)于單個(gè)片段或片段組位置的非接觸記 錄，測(cè)量點(diǎn)被永久設(shè)置在遍布于物理結(jié)構(gòu)裝配件的單個(gè)片段或片段組上， 而且在空間固定坐標(biāo)系內(nèi)這些測(cè)量點(diǎn)的位置被記錄，和/或相對(duì)于與不同 片段有關(guān)的測(cè)量點(diǎn)的相對(duì)位置被記錄。在空間固定坐標(biāo)系內(nèi)通過(guò)改變測(cè)量 點(diǎn)的位置和/或通過(guò)改變與不同片段的有關(guān)測(cè)量點(diǎn)的相對(duì)位置可進(jìn)行任何 所希望位置的修改。舉例來(lái)說(shuō)，測(cè)量點(diǎn)包括通常用于數(shù)控定位裝置的測(cè)量 點(diǎn)，例如單個(gè)片段上的彩色標(biāo)記。測(cè)量點(diǎn)最好包括輔助裝置，所述輔助裝 置被設(shè)置在片段或片段組處，例如，能夠確定基于衛(wèi)星的定位數(shù)據(jù)，并將 定位數(shù)據(jù)發(fā)送至中心控制裝置。
本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選的改進(jìn)是， 一個(gè)主發(fā)射器和多個(gè)輔助發(fā)射器構(gòu)成 空間固定坐標(biāo)系，其中輔助發(fā)射器相對(duì)于主發(fā)射器的位置連續(xù)被監(jiān)視，而 且如果與輔助發(fā)射器位置值的預(yù)設(shè)值存在誤差，則發(fā)射器的測(cè)量值被校 正。舉例來(lái)說(shuō)，主發(fā)射器可為傳感器，用于在空間固定坐標(biāo)系內(nèi)對(duì)一個(gè)或 多個(gè)片段的位置進(jìn)行非接觸記錄，在制造車間內(nèi)所述的傳感器的位置為已 知，或者在空間固定坐標(biāo)系內(nèi)預(yù)先被用作原點(diǎn)或固定點(diǎn)。在這種情況下， 輔助發(fā)射器可為另外的傳感器，所述的傳感器最好具有與主發(fā)射器直接或 間接的視覺(jué)關(guān)聯(lián)，例如，可記錄位于遠(yuǎn)離主發(fā)射器的物理結(jié)構(gòu)的側(cè)面處片 段的位置。通過(guò)借助衛(wèi)星的定位數(shù)據(jù)構(gòu)成空間固定坐標(biāo)系同樣是可行的。 在這種情況下，在地平線以上為位置定位的各個(gè)衛(wèi)星被用作輔助發(fā)射器， 例如，在這種情況下，位置已知的地面站作為主發(fā)射器以校正衛(wèi)星保護(hù)位 置數(shù)據(jù)中的時(shí)延誤差和/或失真。
本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選的改進(jìn)是，在空間固定坐標(biāo)系內(nèi)通過(guò)發(fā)射器非接 觸記錄單獨(dú)的片段的位置和/或設(shè)置在單個(gè)片段上測(cè)量點(diǎn)的位置。在這種 情況下，在空間固定坐標(biāo)系內(nèi)發(fā)射器被提供包括，例如，為非接觸記錄單個(gè)片段位置的傳感器，具有主發(fā)射器的位置，例如被用作空間固定坐標(biāo)系 的原點(diǎn)，以及主要用于監(jiān)視輔助發(fā)射器位置的主發(fā)射器，這樣當(dāng)與標(biāo)稱位 置存在偏差時(shí)，可校正用作輔助發(fā)射器的傳感器的測(cè)量值。
本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選的改進(jìn)是，在空間固定坐標(biāo)系內(nèi)通過(guò)輔助工具監(jiān) 視單個(gè)片段的位置和/或設(shè)置在單個(gè)片段上測(cè)量點(diǎn)的位置，而且在空間固 定坐標(biāo)系內(nèi)輔助工具的位置被空間固定坐標(biāo)系內(nèi)的發(fā)射器連續(xù)地監(jiān)視。例 如，用于此目的的輔助工具可以是使用的數(shù)控定位裝置，在空間固定坐標(biāo) 系內(nèi)所述的數(shù)控定位裝置在制造車間內(nèi)的各個(gè)位置為已知和/或被監(jiān)視。 如果發(fā)現(xiàn)輔助工具的位置與其標(biāo)稱位置存在偏差，有兩個(gè)應(yīng)該考慮的最佳 選擇
a) 通過(guò)在標(biāo)稱位置處重建輔助工具的定位；
b) 通過(guò)計(jì)算輔助工具的位置與其標(biāo)稱位置之間的偏差，以及計(jì)算對(duì) 于輔助工具所記錄的位置數(shù)據(jù)和/或給輔助工具的控制指令的校正因素， 所述的計(jì)算考慮了上述偏差。
如果以基于衛(wèi)星保護(hù)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)構(gòu)成空間固定坐標(biāo)系，輔助工具包括 用于非接觸記錄片段的位置的傳感器，以及/或至少記錄已被裝配以形成 部分物理結(jié)構(gòu)的片段組的外部輪廓的傳感器，這些傳感器為確定其在空間 固定坐標(biāo)系內(nèi)所在的位置提供了手段。這些位置數(shù)據(jù)隨后可被利用，例如， 校正個(gè)別傳感器的被測(cè)數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選的改進(jìn)是通過(guò)衛(wèi)星輔助的位置數(shù)據(jù)構(gòu)成空間固
定坐標(biāo)系，例如通過(guò)伽利略或GPS (全球定位系統(tǒng))。當(dāng)空間固定坐標(biāo)系用
于戶外的飛機(jī)維修工作時(shí)，這是非常有利的。
本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選的改進(jìn)是通過(guò)激光輔助的位置數(shù)據(jù)構(gòu)成空間固 定坐標(biāo)系。例如，通過(guò)被稱為激光扇的多個(gè)扇形的激光束構(gòu)成空間固定坐 標(biāo)系是可行的，所述的激光扇在空間固定坐標(biāo)系內(nèi)被單獨(dú)的發(fā)射器傳輸。 所有發(fā)射器的激光扇形成多個(gè)的交叉點(diǎn)，與空間固定坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)相對(duì) 應(yīng)。已被裝配為片段組的單個(gè)片段的位置和/或測(cè)量點(diǎn)通過(guò)激光坐標(biāo)的光 記錄或通過(guò)在片段或測(cè)量點(diǎn)上的反射被監(jiān)視，或例如通過(guò)設(shè)置在測(cè)量點(diǎn)上 的光敏接收器。激光輔助的坐標(biāo)系同樣是可行的，在所述的坐標(biāo)系內(nèi)，測(cè) 量點(diǎn)的坐標(biāo)基于各個(gè)發(fā)射器通過(guò)時(shí)延測(cè)量被確定。本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選的改進(jìn)是，在空間固定坐標(biāo)系內(nèi)相對(duì)于彼此的片 段或片段組的相對(duì)位置主要被記錄，所述的片段或片段組可調(diào)整物理結(jié)構(gòu) 的維數(shù)恒定度。因此，引入進(jìn)一步的坐標(biāo)系在原則上是可行的，所述的進(jìn) 一步的坐標(biāo)系由空間固定坐標(biāo)系內(nèi)第一片段的絕對(duì)位置處起始，并且在裝 配過(guò)程期間隨著空間固定坐標(biāo)系內(nèi)的片段而改變位置，從而，如果在空間 固定坐標(biāo)系內(nèi)第一片段的位置發(fā)生改變，在進(jìn)一步的坐標(biāo)系內(nèi)各個(gè)片段的 坐標(biāo)保持不變。在這種情況下，各個(gè)片段的坐標(biāo)相互之間的關(guān)系在進(jìn)一步 的坐標(biāo)系內(nèi)保持不變。
本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選的改進(jìn)是，在空間固定坐標(biāo)系內(nèi)的片段或片段組 的絕對(duì)位置在空間固定坐標(biāo)系內(nèi)被主要地記錄，所述的片段或片段組可調(diào) 整物理結(jié)構(gòu)的維數(shù)恒定度。本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選的改進(jìn)是，為連續(xù)監(jiān)視物 理結(jié)構(gòu)的維數(shù)恒定度，提供反映外部流線型的外部輪廓的至少一部分的非 接觸記錄，提供對(duì)于已裝配和/或定位的片段或片段組的非接觸記錄，和 優(yōu)選地將在各個(gè)工作步驟中被添加的片段或片段組的非接觸記錄，附加地 或者替代地，提供各個(gè)片段或片段組在空間固定坐標(biāo)系內(nèi)的位置記錄。


本發(fā)明的典型的實(shí)施例將在下述描述中被更加詳細(xì)的解釋，并通過(guò)參 照附圖來(lái)描述。在所述附圖中
圖l為根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例的為闡述操作程序的流程圖2為根據(jù)本發(fā)明的為執(zhí)行圖1所示方法的實(shí)施例的裝置的示意圖。
附圖標(biāo)記參照表
10 主發(fā)射器
11、 12、 13 輔助發(fā)射器 20 中央計(jì)算單元 30 飛機(jī)結(jié)構(gòu)
31、 32、 33 片段 40 目標(biāo)
50 數(shù)控定位裝置
51 可調(diào)整施工裝置
890 空間固定坐標(biāo)系
具體實(shí)施例方式
在沒(méi)有圖示的準(zhǔn)備的方法步驟中，在區(qū)域內(nèi)建立空間固定三維坐標(biāo) 系，在所述的區(qū)域內(nèi)以飛機(jī)結(jié)構(gòu)形式的物理結(jié)構(gòu)被計(jì)劃隨后由多個(gè)單獨(dú)的 片段進(jìn)行裝配，以使空間固定三維坐標(biāo)系包圍整個(gè)飛機(jī)結(jié)構(gòu)。
在其次的準(zhǔn)備的方法步驟中，所述的步驟同樣未圖示，測(cè)量點(diǎn)(也被 稱為目標(biāo))被永久地應(yīng)用于單獨(dú)的片段，用于在已建立的空間固定三維坐 標(biāo)系內(nèi)對(duì)單個(gè)的片段的位置進(jìn)行連續(xù)地非接觸記錄。
在兩個(gè)準(zhǔn)備的方法步驟完成之后執(zhí)行圖l所示的主方法。
在第一主方法步驟a)中，設(shè)置有目標(biāo)的片段被打卡記入(clocked in) 或登記，也就是說(shuō)是在單個(gè)的片段上的目標(biāo)的位置、待裝配飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的 片段的類型和位置被確定。
在第二主方法步驟b)中，第一片段進(jìn)入構(gòu)成空間固定三維坐標(biāo)系的多
個(gè)發(fā)射器的記錄區(qū)域。空間固定坐標(biāo)系內(nèi)第一片段的位置及方向在這種情
況下被確定，禾n/或依照當(dāng)前值設(shè)置。例如，通過(guò)相機(jī)和適當(dāng)?shù)膱D像處理
算法可光學(xué)地實(shí)現(xiàn)第一片段的位置和方向的記錄。但是，為了確定例如在 空間固定坐標(biāo)系內(nèi)單個(gè)的目標(biāo)的位置數(shù)據(jù)，以類似于諸如GPS的衛(wèi)星輔助 導(dǎo)航系統(tǒng)的方式而只使用所述目標(biāo)也是可行的。在步驟a)中的打卡記入 (clocked in)和登記過(guò)程期間獲得的有關(guān)各個(gè)片段的類型、用途和尺寸 以及合適的用于目標(biāo)的識(shí)別的知識(shí)被用于在空間固定坐標(biāo)系內(nèi)確定各個(gè) 片段的標(biāo)稱位置，以及確定與所述知識(shí)的任何偏差。
在第三主方法步驟c)中，支撐第一片段的數(shù)控定位裝置將第一片段移 動(dòng)至確切的標(biāo)稱位置處，所述的位置與所述第一片段在整個(gè)飛機(jī)結(jié)構(gòu)內(nèi)后 續(xù)的安排相對(duì)應(yīng)。
第四主方法步驟d)在整個(gè)裝配過(guò)程中提供這個(gè)位置的連續(xù)檢查，所述 的位置會(huì)受例如溫度的影響而改變。
換句話說(shuō)，在主方法步驟d)中，在空間固定坐標(biāo)系內(nèi)第一片段的位置 和方向在整個(gè)裝配過(guò)程中被重復(fù)地和循環(huán)地記錄。
在這種情況下，第三和第四主方法步驟c)和d)分別形成一個(gè)控制環(huán)RK，并且如果例如由于溫度的影響，所述位置發(fā)生變化，第一片段被再次
被移動(dòng)至其確切的標(biāo)稱位置處。
如果第一片段的實(shí)際位置與其標(biāo)稱位置匹配，則第一片段在第五主方
法步驟e)中保持穩(wěn)定。
在第六主方法步驟f)中，標(biāo)稱位置與實(shí)際位置之間的匹配被記錄，并 被保存用于質(zhì)量控制的目的。
已描述的主方法步驟a) f)連續(xù)地執(zhí)行于每個(gè)單個(gè)的片段，然后循環(huán) 地重復(fù)直至構(gòu)成整個(gè)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的所有片段被安裝，并且飛機(jī)結(jié)構(gòu)已經(jīng)裝配 完成為止。
舉例來(lái)說(shuō)，根據(jù)本實(shí)施例，本方法能夠方便地用于大幅面飛機(jī)結(jié)構(gòu)的 裝配。原則上，當(dāng)在相對(duì)小部分的飛機(jī)結(jié)構(gòu)或其它結(jié)構(gòu)上計(jì)劃進(jìn)行高精度 的精確機(jī)翼加工時(shí)，本方法也是能夠使用的，并且這會(huì)延續(xù)幾小時(shí)或幾天 的長(zhǎng)時(shí)間周期。
連續(xù)執(zhí)行本方法且取得與本方法相關(guān)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)是在制造過(guò)程中充 分精密的三維計(jì)量的實(shí)施，從而與質(zhì)量評(píng)估有關(guān)的測(cè)量點(diǎn)可在任意時(shí)間被 監(jiān)視，并且每個(gè)測(cè)量點(diǎn)作為三維坐標(biāo)值而永久地有效。
下述的變量對(duì)于在線監(jiān)視是可行的，在所述的監(jiān)視中
a) 位于實(shí)際加工環(huán)境附近處的點(diǎn)的監(jiān)視，以及監(jiān)視點(diǎn)的變化與飛機(jī) 機(jī)身幾何形狀變化之間所形成的對(duì)應(yīng)相互關(guān)系的監(jiān)視；
b) 有關(guān)飛機(jī)機(jī)身坐標(biāo)的直接固定式幾何測(cè)量，以及針對(duì)任何變化的 相應(yīng)校正值的計(jì)算，并且以控制指令將此項(xiàng)傳遞給數(shù)控定位裝置。
本方法確保在由多段進(jìn)行飛機(jī)結(jié)構(gòu)裝配的整個(gè)過(guò)程中，即通常所說(shuō)的 裝配過(guò)程的最終結(jié)果，能夠一直保持被裝配飛機(jī)結(jié)構(gòu)的維數(shù)恒定度。而且， 由于質(zhì)量控制和維數(shù)恒定度的檢査在裝配過(guò)程期間已被執(zhí)行和連續(xù)地記 錄，在裝配過(guò)程之后立即使用本方法以允許對(duì)飛機(jī)機(jī)身的進(jìn)一步處理。此 外，由于為了整個(gè)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的維數(shù)恒定度，整個(gè)裝配過(guò)程被連續(xù)地檢查而 且在必要時(shí)被校正，因此，本方法大量地減少了再加工的成本和浪費(fèi)。 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的為執(zhí)行圖1所示方法的實(shí)施例的裝置示意圖。 空間固定坐標(biāo)系90由主發(fā)射器10和多個(gè)輔助發(fā)射器11、 12、 13組成， 所述的坐標(biāo)系包圍由多個(gè)片段3K 32、 33裝配成的飛機(jī)結(jié)構(gòu)30。輔助發(fā)射器ll、 12、 13都與主發(fā)射器10具有直接的視覺(jué)關(guān)聯(lián)，所述的主發(fā)射器連續(xù) 地監(jiān)視輔助發(fā)射器ll、 12、 13的位置以向中央計(jì)算單元20發(fā)送輔助發(fā)射器 可能發(fā)生的任何位置偏移信號(hào)。設(shè)置例如，通過(guò)與具有直接視覺(jué)聯(lián)系的輔 助發(fā)射器ll、 12、 13的耦合，經(jīng)由間接視覺(jué)關(guān)聯(lián)，設(shè)置在飛機(jī)結(jié)構(gòu)30后面 的輔助發(fā)射器的位置可以被監(jiān)視。
飛機(jī)結(jié)構(gòu)30由多個(gè)片段31、 32、 33裝配。為了允許各個(gè)片段3K 32、 33在空間固定坐標(biāo)系90內(nèi)的位置和方向被記錄，目標(biāo)40被設(shè)置在片段31、 32、 33上，并能夠被發(fā)射器IO、 11、 12、 13非接觸記錄。在空間固定坐標(biāo) 系90內(nèi)，例如使用激光束，目標(biāo)40的位置由多個(gè)發(fā)射器10、 11、 12、 13 通過(guò)干擾測(cè)定或時(shí)延測(cè)量被確定。 一旦目標(biāo)40與各個(gè)片段31、 32、 33之間 的關(guān)系已知，例如當(dāng)各個(gè)片段31、 32、 33被引入空間固定坐標(biāo)系90和發(fā)射 器IO、 11、 12、 13的記錄區(qū)域，或通過(guò)片段31、 32、 33的打卡記入(clocked in)和登記，以目標(biāo)40與彼此聯(lián)動(dòng)的相互關(guān)系為基礎(chǔ)，在空間固定坐標(biāo)系 內(nèi)，基于目標(biāo)40的位置，通過(guò)中央計(jì)算單元可對(duì)片段31、 32、 33進(jìn)行位置 計(jì)算。
通過(guò)數(shù)控定位裝置50將各個(gè)片段31、 32、 33移動(dòng)至其標(biāo)稱位置和標(biāo)稱 方向，所述的定位裝置被設(shè)置在可調(diào)整施工裝置51上。在這種情況下，中 央計(jì)算單元20控制數(shù)控定位裝置50。
在當(dāng)前示例的情況下，飛機(jī)結(jié)構(gòu)30以如下方式被裝配。
首先，第一片段31被引入坐標(biāo)系90，從而被引入發(fā)射器IO、 11、 12、 13的記錄區(qū)域?；谄?1在飛機(jī)結(jié)構(gòu)30內(nèi)的先驗(yàn)預(yù)定位置，在坐標(biāo)系90 內(nèi)，片段31被定位和排列。第二片段32此刻同樣被引入坐標(biāo)系90，并以絕 對(duì)條件或者在坐標(biāo)系內(nèi)關(guān)于第一片段31被相對(duì)地定位和排列，從而這兩個(gè) 片段31、 32可以共同確保由這兩個(gè)片段31、 32所形成的飛機(jī)結(jié)構(gòu)30的那部 分的維數(shù)恒定度。然后，這兩個(gè)片段31、 32被相互緊密連接。
接著，第三片段33被引入，并相對(duì)于飛機(jī)結(jié)構(gòu)的已裝配片段31、 32 進(jìn)行定位和排列。通過(guò)中央計(jì)算單元20對(duì)位于已裝配部件上的目標(biāo)40組合 以形成包括兩個(gè)片段31、 32的新片段。
在裝配飛機(jī)結(jié)構(gòu)30期間，維數(shù)恒定度的任何偏差被檢測(cè)，當(dāng)時(shí)，在片 段32相對(duì)于飛機(jī)結(jié)構(gòu)30的已經(jīng)由片段31、 32裝配的那部分而定位和排列期原則上，通過(guò)衛(wèi)星保護(hù)的位置數(shù)據(jù)構(gòu)成空間固定坐標(biāo)系是可行的。在 這種情況下，在地平線以上用于發(fā)現(xiàn)位置的各個(gè)衛(wèi)星被用作輔助發(fā)射器， 在所述的情況下，舉例來(lái)說(shuō)，為了校正衛(wèi)星保護(hù)的位置數(shù)據(jù)中的時(shí)延誤差 和/或失真，在已知位置處的地面站被用作主發(fā)射器。在這種情況下，舉
例來(lái)說(shuō)，目標(biāo)可以包括DGPS (差分GPS)接收器，所述接收器被設(shè)置成使 他們?cè)陲w機(jī)結(jié)構(gòu)裝配期間固定于多個(gè)片段，并將位置數(shù)據(jù)傳送給中央計(jì)算 單元。
例如，空間固定坐標(biāo)系同樣為激光保護(hù)，在局部上形成三維坐標(biāo)網(wǎng)絡(luò)， 例如，通過(guò)在空間固定坐標(biāo)系內(nèi)由發(fā)射器發(fā)出的激光束的傳輸或激光扇形 射束，在所述的坐標(biāo)系網(wǎng)絡(luò)內(nèi)測(cè)量點(diǎn)的位置能夠被確定。對(duì)各個(gè)片段表面 上反射的激光束進(jìn)行時(shí)延測(cè)量同樣是可行的。舉例來(lái)說(shuō)，為此目的，測(cè)量 點(diǎn)的方位被多個(gè)發(fā)射器發(fā)出的激光束發(fā)現(xiàn)，并且，例如漫射逆輻射被檢測(cè)， 在所述情況下各個(gè)激光束的時(shí)延可通過(guò)適當(dāng)?shù)募す庹{(diào)制進(jìn)行計(jì)算。
盡管本發(fā)明的前述描述具有典型性，但并不局限于此，可以在許多方 面進(jìn)行改善。
盡管參考飛機(jī)結(jié)果對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了解釋，但本發(fā)明并不局限于飛機(jī)結(jié) 構(gòu)生產(chǎn)的應(yīng)用。例如，依據(jù)本發(fā)明的方法，特別是在其它用于大幅面輕質(zhì) 結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)是可行的，在所述領(lǐng)域內(nèi)同樣要求非常好的維數(shù)恒定 度，例如用于航天或航海的運(yùn)載工具系統(tǒng)的生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1. 一種在裝配過(guò)程中用于確保特別是飛機(jī)結(jié)構(gòu)的多段物理結(jié)構(gòu)的維數(shù)恒定度的方法包括如下步驟建立空間固定三維坐標(biāo)系(90)，所述坐標(biāo)系包圍隨后被裝配的物理結(jié)構(gòu)；待裝配的物理結(jié)構(gòu)的多個(gè)片段(31、32、33)被引入所述空間固定三維坐標(biāo)系(90)；在裝配期間，在空間固定的三維坐標(biāo)系(90)內(nèi)，各個(gè)片段(31、32、33)的位置和已裝配的片段(31、32、33)組的位置被重復(fù)地記錄；和如果各個(gè)記錄表明各個(gè)片段(31、32、33)的位置或各個(gè)已裝配的片段(31、32、33)組的位置在公差帶以外，各個(gè)片段(31、32、33)或各個(gè)已裝配的片段(31、32、33)組的位置被校正，所述的公差帶根據(jù)期望的維數(shù)恒定度，通過(guò)各自預(yù)定的公稱值而預(yù)先確定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，為了記錄所述位置，測(cè) 量點(diǎn)(40)被設(shè)置為固定到各個(gè)片段(31、 32、 33)，所述測(cè)量點(diǎn)的位置 被記錄，并且通過(guò)校正測(cè)量點(diǎn)(40)的位置來(lái)校正所述各個(gè)片段的位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，空間固定坐標(biāo)系(90) 由主發(fā)射器(10)和多個(gè)輔助發(fā)射器(11、 12、 13)構(gòu)成，并且輔助發(fā)射 器(11、 12、 13)的位置被主發(fā)射器(10)監(jiān)視，并且，如果來(lái)自輔助發(fā) 射器(11、 12、 13)的測(cè)量值與預(yù)設(shè)公稱值發(fā)生任何偏差，那么來(lái)自輔助 發(fā)射器(11、 12、 13)的測(cè)量值被校正。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，主發(fā)射器(10)和輔助 發(fā)射器(11、 12、 13)的位置被非接觸地記錄。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的方法，其特征在于，輔助工具(50) 的位置被監(jiān)視，而且輔助工具(50)的位置在空間固定坐標(biāo)系(90)內(nèi)被 連續(xù)地監(jiān)視。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，空間固 定坐標(biāo)系(90)通過(guò)衛(wèi)星保護(hù)的位置數(shù)據(jù)構(gòu)成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，空間固定坐標(biāo)系(90)通過(guò)激光輔助位置數(shù)據(jù)構(gòu)成。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在空間 固定坐標(biāo)系(90)內(nèi)片段(31、 32、 33)關(guān)于彼此的相對(duì)位置被記錄。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，多個(gè)片段(31、 32、 33)在空間固定坐標(biāo)系(90)內(nèi)的絕對(duì)位置被記錄在空間固定坐標(biāo)系(90)中。
10. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了記 錄位置，多個(gè)片段(31、 32、 33)或片段組的外部輪廓被記錄。
11. 在裝配過(guò)程中用于確保特別是飛機(jī)結(jié)構(gòu)的多段物理結(jié)構(gòu)的維數(shù)恒 定度的裝置包括用于建立空間固定三維坐標(biāo)系(90)的裝置，所述坐標(biāo)系包圍隨后被 裝配的物理結(jié)構(gòu)；用于將待裝配物理結(jié)構(gòu)的多個(gè)片段(31、 32、 33)引入空間固定的三 維坐標(biāo)系(90)的裝置；用于在裝配期間記錄各個(gè)片段(31、 32、 33)和已裝配的片段(31、 32、 33)組在空間固定三維坐標(biāo)系(90)內(nèi)的位置的記錄裝置；用于校正各個(gè)片段(31、 32、 33)或各個(gè)已裝配的片段(31、 32、 33) 組的位置的校正裝置，所述校正裝置響應(yīng)來(lái)自所述記錄裝置的、表明各個(gè) 片段(31、 32、 33)或各個(gè)已裝配的片段(31、 32、 33)組的位置在公差 帶以外的輸出來(lái)進(jìn)行校正，所述公差帶根據(jù)期望的維數(shù)恒定度，通過(guò)各個(gè) 預(yù)定的公稱值而預(yù)先確定。
12. 存儲(chǔ)在能夠與計(jì)算機(jī)結(jié)合使用的介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，具有 計(jì)算機(jī)可讀的程序方法，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，所述計(jì)算機(jī)程序使計(jì)算機(jī) 執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在裝配期間用于確保特別是飛機(jī)結(jié)構(gòu)的多段物理結(jié)構(gòu)的維數(shù)恒定度的方法，所述方法包括以下步驟建立空間固定的三維坐標(biāo)系(90)，所述坐標(biāo)系包圍隨后被裝配的物理結(jié)構(gòu)；待裝配物理結(jié)構(gòu)的多個(gè)片段(31、32、33)被引入空間固定的三維坐標(biāo)系(90)；在裝配期間，在空間固定的三維坐標(biāo)系(90)內(nèi)各個(gè)片段(31、32、33)的位置和片段(31、32、33)的已裝配組的位置被重復(fù)地記錄；并且，如果各個(gè)記錄表明各個(gè)片段(31、32、33)或各個(gè)已裝配的片段(31、32、33)組的位置在公差帶以外，則校正各個(gè)片段(31、32、33)的位置或各個(gè)已裝配的片段(31、32、33)組的位置，所述公差帶根據(jù)期望的維數(shù)恒定度，通過(guò)各自預(yù)定的公稱值而預(yù)先確定。
文檔編號(hào)B25J9/16GK101427191SQ200780014273
公開(kāi)日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2007年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月28日
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