[發(fā)明專利]一種機(jī)翼壁板數(shù)字化定位方法以及定位裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410127500.1
• 申請日: 2014-04-01
• 公開（公告）號: CN103979118B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱偉東;柯臻錚;蔣君俠;柯映林
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: B64F5/00
• 分類號: B64F5/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司33224
• 代理人: 胡紅娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空制造中的飛機(jī)零部件的裝配技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種機(jī)翼壁板數(shù)字化定位方法以及定位裝置。

背景技術(shù)

機(jī)翼是在飛行過程中支撐整機(jī)重量、產(chǎn)生氣動升力并提供不同氣動特性的關(guān)鍵部件，因此飛機(jī)機(jī)翼的安裝是飛機(jī)裝配制造中的重要環(huán)節(jié)，對整機(jī)壽命有重要影響。

目前國內(nèi)傳統(tǒng)的復(fù)合材料機(jī)翼壁板的定位方式，一般是利用型架上的卡板的外形面確定機(jī)翼壁板的空間位置。這種裝配方法會產(chǎn)生型架卡板的制造誤差、機(jī)翼壁板和卡板的協(xié)調(diào)誤差、機(jī)翼壁板的外形面在卡板夾緊力下的變形誤差，各誤差經(jīng)過累積將降低最終的翼型的準(zhǔn)確度以及機(jī)翼部件對接時的協(xié)調(diào)性。而且此種裝配方法采用的是專用裝配工裝，成本較高，適應(yīng)性不強(qiáng)。因此基于飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)，開發(fā)一種效率高、裝配過程可控，且滿足裝配精度要求的復(fù)合材料機(jī)翼壁板數(shù)字化定位方法成為迫切需求。

為了解決上述問題，有研究者提出利用激光檢測技術(shù)來矯正誤差的方法，公告號為CN101776440B的專利文獻(xiàn)公開了一種基于激光測量的機(jī)翼腹板式翼肋的裝配定位方法，有九大步驟：一：在翼肋的三個基準(zhǔn)孔上安裝靶標(biāo)基座。二：將翼肋固定在裝配單元的夾具上。三：裝配單元夾持翼肋到裝配空間位置。四：用激光儀測量翼肋上的3個基準(zhǔn)孔的圓心坐標(biāo)。五：計算出該翼肋當(dāng)前空間位置偏差及空間位置補(bǔ)償量。六：根據(jù)五計算出的空間位置補(bǔ)償量生成空間位置調(diào)整指令。七：據(jù)空間位置調(diào)整指令，驅(qū)動裝配單元實(shí)施空間位置微調(diào)整。八：重復(fù)四至七的過程，直到翼肋的空間位置偏差在允許的范圍內(nèi)。九：重復(fù)一至八，完成該組其他翼肋的裝配。上述方法利用激光測量技術(shù)結(jié)合計算機(jī)能解決現(xiàn)有的依靠模擬量在專用裝配工裝內(nèi)進(jìn)行腹板式翼肋裝配定位的精度較低、效率較差、成本較高的問題。

上述方法中，通過激光測量技術(shù)獲取機(jī)翼壁板上的特定點(diǎn)的坐標(biāo)，并將這些坐標(biāo)與理論坐標(biāo)進(jìn)行匹配，從而將機(jī)翼壁板調(diào)整到位，但是由于在制造過程中，不僅機(jī)翼會有制造誤差，機(jī)身（即機(jī)翼骨架）也會有制造誤差，如果僅僅調(diào)整機(jī)翼壁板使接近理論值，實(shí)際的裝配過程中，由于機(jī)身的實(shí)際結(jié)構(gòu)與理論值還有一定的差異，從而造成機(jī)翼壁板與機(jī)身裝配時仍有較大的誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種機(jī)翼壁板數(shù)字化定位方法和定位裝置，以進(jìn)一步提高機(jī)翼壁板的裝配精度。

一種機(jī)翼壁板數(shù)字化定位方法，包括以下步驟：

步驟一：在機(jī)翼骨架和機(jī)翼壁板上設(shè)定n組對應(yīng)的第一特征點(diǎn)和第二特征點(diǎn)，n≥3，并獲取所有第一特征點(diǎn)的坐標(biāo)；

步驟二：獲取所有第二特征點(diǎn)的坐標(biāo)；

步驟三：根據(jù)各組第一特征點(diǎn)和第二特征點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行匹配，各組第一特征點(diǎn)和第二特征點(diǎn)匹配度最高時，計算得到調(diào)整機(jī)翼壁板的旋轉(zhuǎn)和平移信息；

步驟四：對得到的旋轉(zhuǎn)和平移信息與預(yù)定目標(biāo)進(jìn)行比較，如果未達(dá)到預(yù)定目標(biāo)則根據(jù)旋轉(zhuǎn)和平移信息調(diào)整機(jī)翼壁板，返回步驟二；如果達(dá)到預(yù)定目標(biāo)則將機(jī)翼壁板裝配至機(jī)翼骨架上。

理論上，機(jī)翼壁板的在旋轉(zhuǎn)和平移一定角度和距離后，會使各組第一特征點(diǎn)和第二特征點(diǎn)同時對應(yīng)上，但是由于誤差的存在，各組第一特征點(diǎn)和第二特征點(diǎn)對應(yīng)時，旋轉(zhuǎn)和平移的數(shù)據(jù)無法完全相同，因此，本方法的目的是得到匹配度最高的旋轉(zhuǎn)和平移信息來實(shí)現(xiàn)機(jī)翼壁板定位。

本方法中，獲取第一測試點(diǎn)的坐標(biāo)得到的是機(jī)翼骨架的實(shí)際結(jié)構(gòu)特征，獲取第二測試點(diǎn)的坐標(biāo)得到的是機(jī)翼壁板的實(shí)際結(jié)構(gòu)特征，將各對應(yīng)的第一測試點(diǎn)和第二測試點(diǎn)進(jìn)行匹配，從而得到更加準(zhǔn)確的機(jī)翼壁板調(diào)整數(shù)據(jù)，提高機(jī)翼壁板與機(jī)翼骨架裝配的精度，并且設(shè)置閉環(huán)調(diào)整，進(jìn)一步提高裝配精度。

在定位過程中，可以先通過理論數(shù)據(jù)將機(jī)翼壁板初步調(diào)整到位，再進(jìn)行上述操作方法，也可以直接獲取坐標(biāo)，進(jìn)行上述操作方法。

如果在實(shí)際裝配時，機(jī)翼骨架也要進(jìn)行調(diào)整，則在調(diào)整后也需要重新獲取第一特征點(diǎn)的坐標(biāo)，優(yōu)選的，在步驟二中，在調(diào)整機(jī)翼壁板后，重新獲取所有第一特征點(diǎn)的坐標(biāo)。從而提高第一特征點(diǎn)和第二特征點(diǎn)匹配的準(zhǔn)確性。

優(yōu)選的，所述各組第一特征點(diǎn)和第二特征點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系如下：

P_fi＝RP_pi+T，

其中

p_fi＝(x_fi,y_fi,z_fi)^T,i＝1,…,n，為各第一特征點(diǎn)的坐標(biāo)；

p_pi＝(x_pi,y_pi,z_pi)^T,i＝1,…,n，為各第二特征點(diǎn)的坐標(biāo)；