[發明專利]一種用于發動機機匣裝配的空間位姿檢測與調整方法

在審

• 申請號: 202011469037.0
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112747672A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 周垚;鄭心豪;金鑫;張忠清;張之敬;郝娟
• 申請（專利權）人: 北京動力機械研究所;北京理工大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/03
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 廖輝

本發明公開了一種用于發動機機匣裝配的空間位姿檢測與調整方法，屬于制造質量預測與控制技術領域。該方法實現的步驟包括：步驟一、對機匣的裝配面分區域后利用檢測調整裝置帶動激光傳感器進行數據采集；步驟二：根據采集的數據擬合出機匣端面的位姿信息；步驟三：判斷機匣的位姿是否滿足裝配的要求，如果滿足則結束，如果不滿足，給出偏移量信息由檢測調整裝置對發動機機匣進行位姿調整，返回步驟一重新檢測和調整。本發明采用間接測量的方式，通過測量機匣的法蘭端面到基準面的距離，來判斷端面與基準面的平行度，能夠提高檢測環節的自動化程度和測量效率。

技術領域

本發明涉及一種適用于發動機機匣裝配位姿檢測和調整的方法，屬于制造質量預測與控制技術領域。

背景技術

隨著我國軍事工業的迅速發展，以航空發動機、導彈、火箭為主的大型國防產品研發進度日益加快。基于其需要高速飛行的工作環境，產品自身的氣密性至關重要。因此，在總裝過程中對產品的裝配對準精度提出了極高的要求。

目前核心機大多數采用手動裝配，為了實現自動化裝配，則需要檢測出裝配過程中零件的位姿，并加以調整，才能滿足裝配的位置要求。常見的測量方法有接觸式測量和非接觸式測量兩種。接觸式測量主要通過千分表接觸機匣來確定其姿態，但存在損傷工件和不易于自動化的缺陷。非接觸式測量雖然可不接觸工件，但沒有較為成熟的方法來擬合出產品的位姿信息，因此就很難實現自動化的裝配。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種用于發動機機匣裝配的空間位姿檢測與調整方法，該方法采用間接測量的方式，通過測量機匣的法蘭端面到基準面的距離，來判斷端面與基準面的平行度，能夠提高檢測環節的自動化程度和測量效率。

一種用于發動機機匣裝配的空間位姿檢測與調整方法，該方法實現的步驟如下：

步驟一、對機匣的裝配面分區域后利用檢測調整裝置帶動激光傳感器進行數據采集；

步驟二：根據采集的數據擬合出機匣端面的位姿信息；

步驟三：判斷機匣的位姿是否滿足裝配的要求，如果滿足則結束，如果不滿足，給出偏移量信息由檢測調整裝置對發動機機匣進行位姿調整，返回步驟一重新檢測和調整。

進一步地，所述檢測調整裝置包括立柱、機匣夾持機構、機匣姿態調整機構、傳感器支架和傳感器運動單元；

所述立柱上安裝有機匣姿態調整機構，機匣夾持機構安裝在機匣姿態調整機構上，機匣被夾持在機匣夾持機構上，機匣姿態調整機構具有兩個轉動自由度，機匣姿態調整機構實現對機匣姿態的調節；所述傳感器支架通過安裝座安裝在立柱一側，傳感器運動單元安裝在傳感器支架上，傳感器運動單元具有三個彼此正交的運動自由度，傳感器運動單元帶動其上的激光傳感器在機匣下方運動進行數據采集。

進一步地，所述步驟一中，將機匣裝配面劃分為多個區域，移動激光傳感器到區域中心點，設定n個數據采集位置，分別記錄該位置的激光器示數；在一次數據采集的過程中，不同區域的數據采集點彼此分離并應均勻分布在機匣表面。

進一步地，所述步驟二中，數據擬合前先建立XYZ坐標系，該坐標系根據傳感器運動單元的運動方向建立，Z坐標軸的正方向豎直向上，X坐標軸的正方向沿導軌指向裝配工位，根據右手定則即可確定Y軸正方向；激光光路豎直向上，激光傳感器檢測位置與機匣上測點的XY兩坐標相同，激光傳感器采集到的數據即為測點在檢測坐標系的Z向坐標。

進一步地，所述步驟二中擬合機匣端面的位姿信息的過程是先使用最小二乘法擬合待裝配機匣下表面的空間表示方程，計算其平面法向量，然后根據平面法向量計算并顯示機匣端面相對于水平面X，Y兩個方向的俯仰角α和偏航角β。

有益效果：

1、本發明的空間位姿檢測與調整方法將傳感器的檢測位置和示數實時與計算機相連，免去了人工讀數、計數、計算，減少了工人操作，提高了檢測精度與裝配自動化程度。