[發明專利]一種大型零部件最佳裝配位姿匹配的方法

無效

• 申請號: 201110053699.4
• 申請日: 2011-03-07
• 公開（公告）號: CN102183205A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 鄭聯語;劉仁偉;邵健
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及一種大型零部件數字化裝配測量過程中的最佳裝配位姿匹配的方法。

背景技術：

測量輔助裝配技術是實現大型產品數字化裝配，控制裝配質量和關鍵特性的有效途徑之一，利用便攜式大尺寸測量設備在產品裝配中對各部件位姿進行實時跟蹤測量，檢查關鍵特征的位置，以達到產品裝配質量的技術要求。大型零部件裝配中位姿的精確調整與控制是保證產品裝配精度的工作重點之一，尤其是在部件對接、產品總裝時的作用更為突出。

裝配位姿匹配是大型零部件數字化裝配中測量數據處理的一個關鍵環節，旨在為測量輔助裝配技術的實施提供裝配體精確位姿數據以便其精確定位，并提供最佳目標裝配位姿以保證裝配準確度，達到最佳的實際裝配效果。

在大型部件裝配中裝配體當前位姿與最佳目標位姿的確定上，一般性處理方式是簡單利用各關鍵尺寸及形位公差是否處于設計容差范圍來判斷，實質上只是粗略的一種求解。因此，該方式下要實現高精度的裝配質量還是需要采用提高容差設計要求來控制，這意味著零部件的制造精度有更高要求，效果和經濟性上都不夠理想。本發明提出方法能夠在設計容差允許范圍內更加精確的實現最佳裝配效果的目標位姿的求解，為數字化定位裝置提供更理想的定位調整參數。

發明內容：

本發明的目的是針對裝配位姿測量中的數據一般性處理方式存在的不足及大型零部件數字化輔助裝配定位的需要，提出的一種較為理想的位姿匹配方法。

一種大型零部件裝配中最佳裝配位姿匹配的方法，其包括零部件當前位姿匹配與零部件最佳目標裝配位姿匹配2階段：

當前位姿匹配階段包括以下基本步驟：

1)測定裝配現場中固定基準參考點的空間位置；

2)將基準參考點擬合成基準裝配坐標系，與數字化裝配模型中全局坐標系進行統一；

3)測定待定位可移動裝配體上各位置參考點的空間位置；

4)對比數字化裝配模型中各位置參考點的名義位置，運用當前位姿匹配算法求取裝配體的當前空間位姿的六個獨立參數；

最佳目標裝配位姿匹配階段包括以下基本步驟：

5)測定已定位的基準裝配體上與各裝配準確度檢測項對應測點的位置，按照參考基準幾何要素的類型擬合成相應的幾何要素；

6)測定待定位可移動裝配體上與各裝配準確度檢測項對應測點的位置，并將測點數據轉換到裝配體的本地零部件坐標系下；

7)假定與待定位裝配體固聯的各測點位置隨著裝配體在一定空間范圍內按規律移動，計算裝配體處在一系列離散位置姿態時各檢測項的精度偏差，并計算多目標向單目標映射的綜合總體準確度偏差系數；

8)計算各單項精度偏差與總體精度偏差系數是否滿足設定要求，否則重復步驟7，直至獲得滿足要求的待定位可移動裝配體的空間位姿，該位姿即為待定位裝配體的實際最佳目標裝配位姿。

所述的測量裝配現場基準參考點、零部件上位姿參考點及各檢測項測點的測量均采用激光跟蹤儀執行數據采集操作。激光跟蹤儀放置于能夠觀測到各公共點和相應測點的現場位置。

將基準測量點擬合成基準坐標系的步驟為：先將各基準測點擬合成基準平面XOY，選定其中兩個點在XOY平面上直線的投影作為X軸方向，選定一點在XOY平面的投影作為坐標原點O，由此確定擬合坐標系的基本參數，并對該原始擬合坐標系進行一定空間變換作為全局裝配基準坐標系。

零部件的位姿可由該部件坐標系在全局裝配坐標系下的空間位置來表示，它由6個獨立參量構成的六元組?表示零部件從初始位姿到當前位姿依次繞參考坐標系的x軸旋轉ψ度，繞y軸旋轉θ度，繞z軸旋轉?度，最后在x，y，z方向各平移p_x，p_y，p_z獲得，進行空間位姿計算時將此6個獨立參數變量表示為4×4的空間變換矩陣T再參與運算，其中R為旋轉矩陣分量，P為平移分量：

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