[發明專利]大型部件自動對接裝配方法及系統

有效

• 申請號: 201610161670.0
• 申請日: 2016-03-22
• 公開（公告）號: CN105787200B
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 王皓;孔令雨;黃順舟;陳根良;趙勇;余海東;來新民
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;B23P21/00;G06F17/16
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

1.一種大型部件自動對接裝配方法，其特征在于，首先標定伺服調姿定位器在負載條件下的伺服調姿定位器運動學參數，根據對接部件的測量數據建立對接部件的實際數模，通過比較對接部件的實際數模和其理想數模來修正或返工對接部件，之后，標定該對接部件的對接特征點和設置于支撐裝置的支撐測量點的相對位置，將該對接部件安裝到伺服調姿定位器上并確定其在全局參考坐標系中的位置，而后，采用最佳匹配算法規劃對接部件的路徑，并反解出伺服調姿定位器的各個軸的驅動量，最后，伺服調姿定位器移動對接部件完成對接裝配；

所述的相對位置，通過以下方式得到：

i)獲得對接特征點及支撐測量點在測量坐標系中的位置，并擬合支撐裝置參考坐標系

ii)將測量坐標系向支撐裝置參考坐標系轉化，獲得對接特征點在中的位置坐標ρ_i，其中：i為對接特征點的編號；

iii)將支撐裝置連同其上的對接部件安裝到伺服調姿定位器的動平臺，獲得該動平臺在測量坐標系中的位置，而后擬合伺服調姿定位器的動平臺參考坐標系和支撐裝置參考坐標系

iv)擬合全局參考坐標系和動平臺參考坐標系計算對接特征點在全局參考坐標系中的位置坐標p_i，其中：i為對接特征點的編號。

2.根據權利要求1所述的大型部件自動對接裝配方法，其特征是，在多點位置匹配對接過程中，最佳匹配算法為求取的最小值，即各對應點距離的最小二乘解，其中：{p_i}、{q_i}為兩個對接部件的對接特征點的有序點集，R和t表示對接部件轉動量和移動量，e_i對應兩點之間的距離。

3.根據權利要求1所述的大型部件自動對接裝配方法，其特征是，具體包括以下步驟：

1)標定伺服調姿定位器運動學參數；

2)測量對接部件獲得測量數據，擬合出實際數模并與理想數模對比，對不滿足要求的對接部件進行修正或返工；

3)標定伺服調姿定位器動平臺、對接部件的對接特征點以及設置于支撐裝置的支撐測量點之間的相對位置；

4)計算對接部件的最佳匹配位置并進行可裝配性分析；

5)規劃對接部件的裝配軌跡并獲得其軌跡參數，進行伺服調姿定位器運動學逆解；

6)調整對接部件位姿，完成自動對接；

7)測量關鍵工藝特征，評價對接部件的對接狀態，并反饋調整。

4.根據權利要求3所述的大型部件自動對接裝配方法步驟1)中的運動學參數，其特征是，根據定位器具體構型不同而有不同選擇，包括驅動關節的初始位置，移動關節的軸線方向，轉動關節的轉動中心位置等運動學分析中涉及到的參數。

5.根據權利要求3所述的大型部件自動對接裝配方法，其特征是，所述的步驟1)具體包括：

1.1)負載條件下進行實驗測量，獲得實際的伺服調姿定位器的驅動關節輸入值和其動平臺位姿輸出值；

1.2)結合伺服調姿定位器的理論尺寸值進行正運動學計算，計算動平臺位姿輸出值的理論值并與實際值相比較獲得定位偏差；

1.3)如果定位偏差滿足要求則標定完成，否則根據線性傳遞模型調整伺服調姿定位器的機構尺寸變量及其運動學參數并回到步驟1.2)。

6.根據權利要求5所述的大型部件自動對接裝配方法，其特征是，所述的線性傳遞模型公式為：δy＝J_pδp，其中：δy表示伺服調姿定位器的動平臺位姿誤差的廣義坐標，J_p表示伺服調姿定位器運動學參數誤差到伺服調姿定位器的動平臺的末端誤差的線性傳遞矩陣，δp表示伺服調姿定位器運動學參數誤差。

7.根據權利要求3所述的大型部件自動對接裝配方法，其特征是，所述的裝配軌跡的軌跡參數包括對接部件的位置信息及其運動時間。

8.一種實現上述任一權利要求所述方法的系統，其特征在于，包括：伺服調姿定位器、控制系統和測量系統，其中：伺服調姿定位器定平臺與全局參考坐標系相對靜止，測量裝置設置于基座四周以測量對接部件測量點、伺服調姿定位器動平臺位姿信息，控制模塊接收該位姿信息后向伺服調姿定位器發出各個軸的驅動量信息。