[發明專利]一種飛機自動鉆鉚并聯調姿托架的標定方法

有效

• 申請號: 201810357337.6
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108445765B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 陳文亮;王志浩;陶克梅;石雙江;王威;張志強;韓蘇亮;朱良麟;劉冰潔;楊景嵐
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

一種飛機自動鉆鉚并聯調姿托架的標定方法，可以用于工業并聯機器人的標定。針對目標位姿，在名義結構參數下采用運動學反解求出各主動移動副理想位移量；按求出的各主動移動副理想位移量驅動主動移動副運動；運動停止后，利用激光跟蹤儀測量托架上指定點坐標，擬合出托架實際位姿；將托架實際位姿與目標位姿進行比較，確定標定前托架位姿誤差；采用空間矢量鏈方法，建立托架位姿誤差與結構誤差、主動移動副位移量間的誤差模型，采用最小二乘法進行結構誤差辨識；對托架名義結構參數進行修正，再次進行運動學反解，確定要到達目標位姿時的各主動移動副位移量。本發明方法簡單，辨識精度高，有昨于提高托架的運動精度，能最大限度地滿足托架調姿精度的要求。

技術領域

本發明涉及一種機械定位方法，尤其是一種復雜表面鉆鉚頭定位的技術，具體地說是一種基于定位器的飛機自動鉆鉚并聯調姿托架的標定方法。

背景技術

飛機部件面積大，加工困難，采用手工裝配的方式效率低，且精度難以保證，極大地影響了飛機的使用壽命與安全系數。為了解決上述難題，世界各國廣泛使用自動化裝配技術進行飛機壁板等大型飛機部件的裝配并設計了多種類型的自動化裝配系統。

南京航空航天大學根據工件加工要求，設計了龍門式自動鉆鉚系統，配置有新型具有調整姿態和位置功能的定位器類并聯調姿托架，用于飛機自動鉆鉚作業：龍門系統設計有x、y、z向移動自由度和繞x軸轉動自由度，繞x軸轉動軸運動精度低，為了保證自動鉆鉚系統繞x軸轉動精度，托架設計有繞x軸轉動自由度；龍門系統未設計繞y軸轉動自由度，為了實現繞y軸調姿，托架系統設計有繞y軸轉動自由度；為了實現托架繞x軸、y軸轉動自由度，每個定位器設計有z向移動自由度。該并聯調姿托架由四個定位器(如圖2)組成：第1個定位器僅設計有z向主動移動副，第2個定位器設計有x向、z向主動移動副，第3、第4定位器設計有x、y、z三方向移動副，其中，z向為主動移動副，x、y向為隨動移動副；各定位器與托架之間通過球鉸副S_i連接；托架調姿系統結構見圖3，X_i、Y_i、Z_i表示滑動副，i＝1,2,3,4，表示定位器編號。在托架使用過程中，存在調姿不準確的問題，為了解決該問題，需要進行標定，標定示意圖見圖1，O_m-X_mY_mZ_m為激光跟蹤儀坐標系，O_b-X_bY_bZ_b為托架全局坐標系，O_t-X_tY_tZ_t托架局部坐標系。

很多學者在降低并聯機構整機位姿誤差方面進行了大量的研究，但針對由定位器類并聯機構位姿誤差與結構誤差的相關研究較少。已有的關于定位器類并聯調姿托架的相關研究，存在以下不足：1)未將全部約束方程納入誤差模型，導致所建誤差模型無法識別單個主驅動的定位器主動移動副角度誤差，針對本并聯調姿托架而言，如果采用已有方式建模，將不能使用誤差模型辨識大部分主動移動副角度誤差；2)采用矩陣的轉置乘以原矩陣的方式組成結構誤差項系數矩陣辨識結構誤差，該誤差項系數矩陣為奇異矩陣，采用正則化方法消除矩陣奇異性，會導致誤差項系數發生變化，降低了結構誤差辨識精度。

發明內容

本發明的目的是針對現有托架調姿定位精度不高的問題，發明一種基于定位器的飛機自動鉆鉚并聯調姿托架的標定方法。

本發明的技術方案是：

一種飛機自動鉆鉚并聯調姿托架的標定方法，其特征是針對目標位姿，在名義結構參數下采用運動學反解求出各主動移動副理想位移量；按求出的各主動移動副理想位移量驅動主動移動副運動；運動停止后，利用激光跟蹤儀測量托架上指定點坐標，擬合出托架實際位姿；將托架實際位姿與目標位姿進行比較，確定標定前托架位姿誤差；采用空間矢量鏈方法，建立托架位姿誤差與結構誤差、主動移動副位移量間的誤差模型，采用最小二乘法進行結構誤差辨識；對托架名義結構參數進行修正，再次進行運動學反解，確定要到達目標位姿時的各主動移動副位移量。