專(zhuān)利名稱(chēng)：基于激光跟蹤儀的飛機(jī)部件對(duì)接過(guò)程中定位點(diǎn)的測(cè)量方法
基于激光跟蹤儀的飛機(jī)部件對(duì)接過(guò)程中定位點(diǎn)的測(cè)量方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于定位點(diǎn)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于激光跟蹤儀的飛機(jī)部件對(duì)接過(guò)程中定位點(diǎn)的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)飛機(jī)大部件對(duì)接裝配(機(jī)身前中后段對(duì)接、機(jī)翼機(jī)身對(duì)接等)，以光學(xué)準(zhǔn)直儀、鉛錘作為部件姿態(tài)調(diào)整的測(cè)量手段，采用手動(dòng)式定位器實(shí)現(xiàn)飛機(jī)部件支撐和對(duì)接。基于這些模擬量的測(cè)量方法獲得的結(jié)果不僅誤差大，而且數(shù)據(jù)不能直觀反映飛機(jī)部件當(dāng)前的整體姿態(tài)特征，無(wú)法為其對(duì)接過(guò)程提供有效指導(dǎo)。因此，飛機(jī)部件對(duì)接過(guò)程完全依賴(lài)于人工經(jīng)驗(yàn)和多人的手工協(xié)調(diào)操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，調(diào)姿效率低，調(diào)姿精度難以保證。
為克服傳統(tǒng)飛機(jī)部件對(duì)接測(cè)量方法的不足，高精度測(cè)量設(shè)備(激光跟蹤測(cè)量?jī)x、 室內(nèi)GPS或激光雷達(dá))和自動(dòng)柔性定位系統(tǒng)被逐步引入到飛機(jī)部件對(duì)接裝配工藝以及飛機(jī)水平測(cè)量校準(zhǔn)過(guò)程中，并已成為現(xiàn)代飛機(jī)制造業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。近十余年來(lái)，波音777、787，空客的A340、A380已逐步采用這種高精度的代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光學(xué)測(cè)量。
在飛機(jī)部件對(duì)接過(guò)程中，飛機(jī)部件依據(jù)實(shí)際要求，在部件上布置多個(gè)定位測(cè)量點(diǎn)； 然后使用激光跟蹤儀測(cè)量這些定位測(cè)量點(diǎn)，獲取其空間坐標(biāo)，進(jìn)而獲得飛機(jī)部件對(duì)接過(guò)程中的整體位置和姿態(tài)。然而目前這一過(guò)程的實(shí)施是通過(guò)人工手動(dòng)加以完成測(cè)量工人手持測(cè)量靶球，以激光跟蹤儀為起點(diǎn)，通過(guò)人工引光的方式，將測(cè)量光線(xiàn)引至所需的定位測(cè)量點(diǎn)，進(jìn)而實(shí)施精確測(cè)量。然而這種方法也存在如下問(wèn)題1)由于部件上定位測(cè)量點(diǎn)較多，因此需需要工人反復(fù)引光測(cè)量，工作強(qiáng)度較大，測(cè)量效率低下；2)手持靶球測(cè)量，容易造成數(shù)據(jù)測(cè)量波動(dòng)，引發(fā)不必要的測(cè)量誤差；3)飛機(jī)部件對(duì)接過(guò)程中，部件尺寸大，現(xiàn)場(chǎng)工況較為復(fù)雜，某些定位測(cè)量點(diǎn)距離地面有較高高度或其所在位置過(guò)于狹小，導(dǎo)致人工引光并不方便，因此無(wú)法實(shí)施快速的人工測(cè)量或存在一定危險(xiǎn)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供基于激光跟蹤儀的飛機(jī)部件對(duì)接過(guò)程中定位點(diǎn)的測(cè)量方法，該方法能夠自動(dòng)搜尋和測(cè)量飛機(jī)部件上的定位測(cè)量點(diǎn)，為調(diào)整飛機(jī)部件位置姿態(tài)提供依據(jù)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為基于激光跟蹤儀的飛機(jī)部件對(duì)接過(guò)程中定位點(diǎn)的測(cè)量方法，包括以下步驟
步驟1、在飛機(jī)部件對(duì)接現(xiàn)場(chǎng)所在位置，選取布設(shè)于地面的基準(zhǔn)工藝球點(diǎn)(TB點(diǎn)) 或增強(qiáng)坐標(biāo)系點(diǎn)(ERS點(diǎn))做為公共觀測(cè)點(diǎn)，所述公共觀測(cè)點(diǎn)能夠被激光跟蹤儀測(cè)量到，該公共觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)量大于7 ；
步驟2、利用激光跟蹤儀測(cè)量公共觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)，獲得這些點(diǎn)在激光跟蹤儀測(cè)量坐標(biāo)系下的測(cè)量坐標(biāo)不M;
步驟3、結(jié)合公共觀測(cè)點(diǎn)的理論坐標(biāo)不T和測(cè)量坐標(biāo)不M，確定激光跟蹤儀測(cè)量坐標(biāo)系與飛機(jī)部件全局坐標(biāo)系的映射關(guān)系(1)激光跟蹤儀測(cè)量坐標(biāo)系與全局坐標(biāo)系之間映射的轉(zhuǎn)換模型函數(shù)為X^ =AXli+X0(1) 其中映射矩陣
權(quán)利要求
1.基于激光跟蹤儀的飛機(jī)部件對(duì)接過(guò)程中定位點(diǎn)的測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1、在飛機(jī)部件對(duì)接現(xiàn)場(chǎng)所在位置，選取布設(shè)于地面的TB點(diǎn)或ERS點(diǎn)做為公共觀測(cè)點(diǎn)，所述公共觀測(cè)點(diǎn)能夠被激光跟蹤儀測(cè)量到，該公共觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)量大于.7 ；步驟2、利用激光跟蹤儀測(cè)量公共觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)，獲得這些點(diǎn)在激光跟蹤儀測(cè)量坐標(biāo)系下的測(cè)量坐標(biāo)不M;步驟3、結(jié)合公共觀測(cè)點(diǎn)的理論坐標(biāo)不τ和測(cè)量坐標(biāo)不M，確定激光跟蹤儀測(cè)量坐標(biāo)系與飛機(jī)部件全局坐標(biāo)系的映射關(guān)系；步驟4、將飛機(jī)部件通過(guò)工藝接頭設(shè)置在定位器頂端上，該工藝接頭的支撐球面與定位器頂端上的支撐球窩相配合；步驟5、根據(jù)工藝接頭球心已知理論坐標(biāo)不BT確定工藝接頭球心坐標(biāo)不Be，再根據(jù)工藝接頭球心坐標(biāo)不Be確定飛機(jī)部件上的定位測(cè)量點(diǎn)在全局坐標(biāo)系下的計(jì)算坐標(biāo)不pe ；步驟6、根據(jù)步驟5中的在全局坐標(biāo)系下的計(jì)算坐標(biāo)不pe，確定定位測(cè)量點(diǎn)在激光跟蹤儀測(cè)量坐標(biāo)系下的計(jì)算坐標(biāo)不Me;步驟7、調(diào)整激光跟蹤儀控制器的測(cè)量頭，使其旋轉(zhuǎn)定位至坐標(biāo)不在方向； 步驟8、利用激光跟蹤儀在坐標(biāo)不圍區(qū)域?qū)嵤┦致菪阉鳎阉鞯蕉ㄎ粶y(cè)量點(diǎn)處靶球后，對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，獲得定位測(cè)量點(diǎn)精確測(cè)量坐標(biāo)不MR，再繼續(xù)進(jìn)行搜索，直至所有的定位測(cè)量點(diǎn)都被測(cè)量完畢為止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光跟蹤儀的飛機(jī)部件對(duì)接過(guò)程中定位點(diǎn)的測(cè)量方法， 其特征在于，步驟3中結(jié)合公共觀測(cè)點(diǎn)的理論坐標(biāo)不τ和測(cè)量坐標(biāo)不M，確定激光跟蹤儀測(cè)量坐標(biāo)系與飛機(jī)部件全局坐標(biāo)系的映射關(guān)系具體為(1)激光跟蹤儀測(cè)量坐標(biāo)系與全局坐標(biāo)系之間映射的轉(zhuǎn)換模型函數(shù)為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光跟蹤儀的飛機(jī)部件對(duì)接過(guò)程中定位點(diǎn)的測(cè)量方法， 其特征在于，步驟5根據(jù)工藝接頭球心坐標(biāo)不Be確定飛機(jī)部件上的定位測(cè)量點(diǎn)的當(dāng)前計(jì)算全局坐標(biāo)不pe具體為(1)構(gòu)建飛機(jī)部件空間位姿旋轉(zhuǎn)方程
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光跟蹤儀的飛機(jī)部件對(duì)接過(guò)程中定位點(diǎn)的測(cè)量方法， 其特征在于，步驟6確定定位測(cè)量點(diǎn)在激光跟蹤儀測(cè)量坐標(biāo)系下的測(cè)量坐標(biāo)不Me具體為 (1)根據(jù)公式構(gòu)建成下述方程
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光跟蹤儀的飛機(jī)部件對(duì)接過(guò)程中定位點(diǎn)的測(cè)量方法， 其特征在于，步驟8利用激光跟蹤儀在坐標(biāo)不圍區(qū)域?qū)嵤┦致菪阉?，搜索到定位測(cè)量點(diǎn)處靶球后，對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，獲得定位測(cè)量點(diǎn)精確測(cè)量坐標(biāo)不MR具體為 (1)確定十字搜索點(diǎn)中平行搜索點(diǎn))(uks滿(mǎn)足如下條件
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了基于激光跟蹤儀的飛機(jī)部件對(duì)接過(guò)程中定位點(diǎn)的測(cè)量方法。該方法主要步驟為1)這種方法通過(guò)公共觀測(cè)點(diǎn)建立飛機(jī)全局坐標(biāo)系與激光跟蹤儀測(cè)量坐標(biāo)系之間轉(zhuǎn)換的模型；2)依據(jù)工藝接頭球心位置獲得飛機(jī)部件定位測(cè)量點(diǎn)的當(dāng)前計(jì)算位置；3)控制驅(qū)動(dòng)激光跟蹤儀依據(jù)十字螺旋搜索的方法在當(dāng)前計(jì)算位置搜索到飛機(jī)部件定位測(cè)量點(diǎn)的當(dāng)前精確位置，并實(shí)施自動(dòng)測(cè)量。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1)采用先進(jìn)的激光測(cè)量技術(shù)，提高了飛機(jī)裝配測(cè)量精度；2)測(cè)量過(guò)程無(wú)需人工引光，依據(jù)算法實(shí)現(xiàn)對(duì)接裝配過(guò)程全自動(dòng)搜尋測(cè)量，極大地提高了工作效率和測(cè)量精度，降低了工人的工作強(qiáng)度。
文檔編號(hào)G01B11/00GK102519441SQ20111040124
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者李瀧杲, 趙樂(lè)樂(lè), 鄧正平, 黃翔 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)