[發(fā)明專利]一種基于溫度補(bǔ)償?shù)臄?shù)字化工裝飛機(jī)坐標(biāo)系標(biāo)定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110506164.1
• 申請(qǐng)日: 2021-05-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113405452B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 巴曉甫;王新峰;劉航;劉若璇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中航西安飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00
• 代理公司: 中國(guó)航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于溫度補(bǔ)償?shù)臄?shù)字化工裝飛機(jī)坐標(biāo)系標(biāo)定方法，依據(jù)獲取的ERS點(diǎn)群相對(duì)于CAD全局坐標(biāo)系的坐標(biāo)和相對(duì)于測(cè)量設(shè)備坐標(biāo)系的坐標(biāo)，構(gòu)建工裝坐標(biāo)系與飛機(jī)坐標(biāo)系的變換關(guān)系，以及設(shè)備坐標(biāo)系與工裝坐標(biāo)系的關(guān)系，構(gòu)建基于ERS點(diǎn)群相對(duì)于飛機(jī)坐標(biāo)系在環(huán)境溫度下的坐標(biāo)，然后構(gòu)建ERS點(diǎn)群坐標(biāo)在環(huán)境溫度與參考溫度下的變換關(guān)系，將ERS點(diǎn)群相對(duì)于飛機(jī)坐標(biāo)系在參考溫度下的坐標(biāo)標(biāo)定到數(shù)字化工裝中。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及飛機(jī)數(shù)字化測(cè)量領(lǐng)域，具體是指一種基于溫度補(bǔ)償?shù)臄?shù)字化工裝飛機(jī)坐標(biāo)系的標(biāo)定技術(shù)。

背景技術(shù)

數(shù)字化工裝飛機(jī)坐標(biāo)系是飛機(jī)數(shù)字化裝配和檢驗(yàn)的基準(zhǔn)，數(shù)字化工裝上設(shè)置有測(cè)量點(diǎn)群——ERS點(diǎn)群，數(shù)字化工裝用ERS點(diǎn)群坐標(biāo)來(lái)標(biāo)定飛機(jī)坐標(biāo)系。作為飛機(jī)數(shù)字化制造和檢驗(yàn)的基準(zhǔn)，數(shù)字化工裝飛機(jī)坐標(biāo)系要求具有長(zhǎng)久穩(wěn)定性，其中溫度變化是影響長(zhǎng)久穩(wěn)定性的重要因素。對(duì)新一代飛機(jī)而言，數(shù)字化工裝飛機(jī)坐標(biāo)系的位姿偏離不能超過(guò)0.2mm。但是數(shù)字化工裝都具有熱脹冷縮特性，以某飛機(jī)的10米長(zhǎng)數(shù)字化工裝為例，10℃的溫差對(duì)數(shù)字化工裝飛機(jī)坐標(biāo)系的偏離就超過(guò)了1.2mm，如果在標(biāo)定數(shù)字化工裝飛機(jī)坐標(biāo)系時(shí)不做溫度補(bǔ)償，所標(biāo)定的飛機(jī)坐標(biāo)系將不具備溫度穩(wěn)定性，依據(jù)這樣的數(shù)字化工裝飛機(jī)坐標(biāo)系所制造出來(lái)的飛機(jī)，將存在嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。當(dāng)前所采用的技術(shù)方案有：一是控制車間溫度，使數(shù)字化工裝處于相對(duì)恒溫的環(huán)境；二是采用熱脹冷縮系數(shù)較小的材料來(lái)制造數(shù)字化工裝，如采用殷鋼。上述技術(shù)方案的出發(fā)點(diǎn)為控制數(shù)字化工裝飛機(jī)坐標(biāo)系偏離，但是在實(shí)際操作過(guò)程中，上述技術(shù)方案存在成本過(guò)高的問(wèn)題，可操作性不強(qiáng)，可推廣性不大。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決數(shù)字化工裝飛機(jī)坐標(biāo)系標(biāo)定時(shí)溫度穩(wěn)定性差的問(wèn)題，發(fā)明了基于溫度補(bǔ)償?shù)臄?shù)字化工裝飛機(jī)坐標(biāo)系標(biāo)定方法。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

基于溫度補(bǔ)償?shù)臄?shù)字化工裝飛機(jī)坐標(biāo)系標(biāo)定方法，其特征在于數(shù)字化工裝飛機(jī)坐標(biāo)系由ERS點(diǎn)群的坐標(biāo)標(biāo)定，ERS點(diǎn)群包括ERS基礎(chǔ)點(diǎn)群和ERS增強(qiáng)點(diǎn)群， ERS基礎(chǔ)點(diǎn)群包含3個(gè)ERS點(diǎn)，分別為ERS1、ERS2、ERS3，ERS增強(qiáng)點(diǎn)群包含ERS點(diǎn)的數(shù)量不限，ERS增強(qiáng)點(diǎn)群的數(shù)量由數(shù)字化工裝的尺寸大小確定，尺寸較小時(shí)，可以不設(shè)置ERS增強(qiáng)點(diǎn)群，尺寸較大時(shí)，需要設(shè)置ERS增強(qiáng)點(diǎn)群，ERS基礎(chǔ)點(diǎn)群和ERS增強(qiáng)點(diǎn)群均由ERS點(diǎn)組成，ERS點(diǎn)是通過(guò)球面擬合、圓面擬合、三棱鏡擬合、或者柱面和平面綜合擬合后所獲得的幾何點(diǎn)，ERS點(diǎn)是數(shù)字化工裝標(biāo)定飛機(jī)坐標(biāo)系的載體，基于溫度補(bǔ)償?shù)臄?shù)字化工裝飛機(jī)坐標(biāo)系標(biāo)定方法，包含以下步驟：

步驟1定義ERS點(diǎn)群在CAD全局坐標(biāo)系{C}的設(shè)計(jì)坐標(biāo)

步驟2按照設(shè)計(jì)坐標(biāo)在數(shù)字化工裝上設(shè)置ERS點(diǎn)群；

步驟3記錄數(shù)字化工裝的熱脹冷縮系數(shù)：C；

步驟4記錄標(biāo)定飛機(jī)坐標(biāo)系{P}時(shí)的環(huán)境溫度：WE；

步驟5定義標(biāo)定飛機(jī)坐標(biāo)系{P}時(shí)的參考溫度為：RF；

步驟6記錄ERS點(diǎn)群在WE溫度相對(duì)于測(cè)量設(shè)備坐標(biāo)系{M}的實(shí)際坐標(biāo)

步驟7求出WE與RF的差值

步驟8構(gòu)建溫度補(bǔ)償系數(shù)δ：

步驟9定義工裝坐標(biāo)系{T}：工裝坐標(biāo)系{T}的原點(diǎn)設(shè)置在ERS1點(diǎn)，工裝坐標(biāo)系{T}的X向設(shè)為向量的指向，工裝坐標(biāo)系{T}的OXY面設(shè)為向量和向量所構(gòu)成的平面，工裝坐標(biāo)系{T}的Z向設(shè)為向量經(jīng)右手定則旋轉(zhuǎn)到向量時(shí)大拇指的指向；

步驟10構(gòu)建ERS基礎(chǔ)點(diǎn)群經(jīng)溫度補(bǔ)償后相對(duì)于工裝坐標(biāo)系{T}的擬合坐標(biāo)包含以下步驟：

10-1求出向量的模量