[發明專利]一種基于整體優化算法的載荷接口制孔模板調測方法

有效

• 申請號: 202010858002.X
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112197696B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 張杰;陳艷平;程澤;臧梓軼;胡亞航;王國星;易茂斌;戴璐;侯偉;李傳輝;胡溶溶;何洋;賈杰;廉穎博;王炳龍;顧帥
• 申請（專利權）人: 北京衛星制造廠有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張歡

一種基于整體優化算法的載荷接口制孔模板調測方法，包括步驟如下：步驟一、計算實際銷孔相對理論模型的最佳擬合位置關系；步驟二、計算裝載在磁性測量座上的測量球的球心在衛星裝配基準坐標系下的理論坐標值；步驟三、利用激光跟蹤儀自動搜尋、采樣，獲得裝載在磁性測量座上的測量球的球心在衛星裝配基準坐標系下的測量值；步驟四、分析得出載荷接口制孔模板的擬調整方案，并得到載荷接口制孔模板上所有銷孔實際測量值相對于在衛星裝配基準坐標系下理論坐標值的偏差；步驟五、對載荷接口制孔模板的位姿進行調整，直至所有銷孔的位置度誤差滿足要求。本發明的方法基于整體優化算法，應用于大型、復雜航天器產品或工藝裝備的高精度位姿調測需求。

技術領域

本發明涉及一種孔位調整及測量方法，屬于衛星結構分系統精密裝配技術領域。

背景技術

為確保衛星載荷(如天線、相機、太陽翼等)的在軌工作性能，需要在衛星結構分系統研制階段，對載荷接口安裝精度及可靠性予以嚴格保證。由于衛星載荷接口分布范圍廣、距離大，位置精度要求高，整體機械加工方式不適用，需要采用專用模板制備的方式。制孔模板位姿的調測精度直接決定衛星載荷接口制備精度。當前采用基準孔配準方式，以模板上若干裝配基準孔為對象，調整模板相對衛星結構分系統裝配基準的位姿參數，前述裝配基準孔位置調至預期范圍后，逐一驗證其余制備銷孔的位置精度，再根據位置誤差最大的銷孔偏離狀況，采取局部微調措施。經過反復的調整、測量操作，逐步逼近整體合格區域。

圖2為傳統方法實施流程圖；隨著衛星結構尺寸增大，載荷接口分布尺寸隨之增大，數量隨之增多，相對精度指標要求并未隨之降低。對于大尺寸、不規則分布、數量多的孔位置度高精度測量需求，現有調整、測量方法存在諸多缺陷和不足。具體表現在：(1)測量效率低。方法應用中需要裝配操作人員對制孔模板進行多次調整，測量操作人員對所有銷孔進行多次、逐一的采樣，需要耗費大量時間；(2)操作指導性差。采用了“現場驗證、逐漸逼近”的調整指導思路，無法對模板整體精度予以快速評定、精準控制，需要反復的整體采樣予以現場確認，導致調整操作有效性不足，存在大量無效操作或過度操作情況，操作強度大。現有方法應用中需要大量占用產品主線研制時間，已成為產品研制節點保證的瓶頸問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：為了適應大型衛星載荷接口制備精度需求，克服現有方法的缺陷和不足，提出了一種基于整體優化算法的載荷接口制孔模板調測方法。該方法基于整體優化算法，采用了數據自動采樣、分析方式，可應用于大型、復雜航天器產品或工藝裝備的高精度位姿調測需求。

本發明所采用的技術方案是：一種基于整體優化算法的載荷接口制孔模板調測方法，以激光跟蹤儀作為測量設備，在載荷接口制孔模板上布設若干磁性測量座，方法包括步驟如下：

步驟一、對載荷接口制孔模板上所有銷孔進行實際測量，計算實際銷孔相對理論模型的最佳擬合位置關系，構造出與載荷接口制孔模板對應的最佳擬合工件坐標系W_b；

步驟二、在載荷接口制孔模板上按設定的位置關系布設若干磁性測量座，標定置放在磁性測量座上的測量球在最佳擬合工件坐標系下的坐標值C_w；

步驟三、根據載荷接口制孔模板的工件坐標系相對于衛星裝配基準坐標系的理論位置關系，計算裝載在磁性測量座上的測量球的球心在衛星裝配基準坐標系下的理論坐標值C_P；

激光跟蹤儀對衛星裝配基準實現特征要素進行采樣，構建衛星裝配基準坐標系，將載荷接口制孔模板初步安裝到衛星的相應安裝位置上，以前述理論坐標值C_P為引導值，引導激光跟蹤儀自動搜尋、采樣，獲得裝載在磁性測量座上的測量球的球心在衛星裝配基準坐標系下的測量值C’_P；