[發明專利]通過優選與構造測量點提高零組件局部位姿精度的方法

有效

• 申請號: 202110507306.6
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113405497B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 巴曉甫;侶勝武;張瑩瑩;楊曉鋒
• 申請（專利權）人: 中航西安飛機工業集團股份有限公司
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

1.通過優選與構造測量點提高零組件局部位姿精度的方法，其特征在于零組件上設置有n個測量點，n≥5，n個測量點中包含有m個δ公差測量點和p個η公差測量點，n＝m+p，nm≥4，ηδ，測量點在零組件調姿定位前稱之為初始點，在調姿定位后稱之為目標點，提高零組件局部調姿定位精度的測量點優選與構造方法，包含以下步驟：

步驟1測量獲取m個δ公差的初始點相對于參考坐標系{R}的坐標集A¹：

步驟2獲取p個η公差的初始點相對于參考坐標系{R}的坐標集B¹：

步驟3構建固連在零組件上的局部坐標系{D}，獲取初始點相對于局部坐標系{D}的坐標，包含以下步驟：

3-1以m個δ公差的初始點的形心設為局部坐標系{D}的原點；

3-2以原點為起點，分別以m個δ公差的初始點為終點，得到m個矢量，以矢量中模數最大的矢量作為局部坐標系{D}的x向；

3-3將其余m-1個矢量分別與x向的矢量做叉積，得到的新的m-1個矢量，以新的m-1個矢量中模數最大的矢量作為局部坐標系{D}的z向；

3-4將右手的四指從z向轉到x向，大拇指的指向為局部坐標系{D}的y向；

3-5獲取n個測量點的初始點相對于局部坐標系{D}的坐標集a¹：

步驟4調姿定位前，構建矩陣方程F(x y z α β γ)，求解六個未知量[x y z α β γ]：

求出：

其中，c表示余弦函數cos，s表示正弦函數sin，x、y、z表示局部坐標系{D}的原點相對于參考坐標系{R}的線坐標分量，α、β、γ表示局部坐標系{D}的三個方向相對于參考坐標系{R}的角坐標分量；

步驟5獲取m個δ公差的目標點相對于參考坐標系{R}的坐標及其公差集A²：

步驟6獲取p個η公差的目標點相對于參考坐標系{R}的坐標及其公差集B²：

步驟7構建p個η公差測量點的有效判據，其中d_ij為兩個η公差的初始點的實際長度，D_ij為兩個η公差的目標點的理論長度：

找出所有不滿足式10判據要求的第j個η公差測量點，并將第j個η公差測量點剔除掉，其中，1≤i≤mj≤n；

步驟8將滿足步驟7的η公差測量點篩選出來，組成有效η公差測量點，將m個δ公差測量點與有效η公差測量點組成有效測量點，獲取有效測量點的初始點相對于局部坐標系{D}的坐標集c¹：

獲取有效測量點對應的目標點相對于參考坐標系{R}的坐標集C²：

步驟9構建含有六個未知量的函數min(x y z α β γ)，并求解函數取得最小值時未知量的解：

其中，c表示余弦函數cos，s表示正弦函數sin，x、y、z表示有效測量點構成的形心化坐標的原點相對于參考坐標系{R}的線坐標分量，α、β、γ表示有效測量點構成的形心化坐標的三個方向相對于參考坐標系{R}的角坐標分量；

求解得：

步驟10構建零組件有效測量點調姿定位前后的變換矩陣T：

其中，c表示余弦函數cos，s表示正弦函數sin；

步驟11通過變換矩陣T，將有效測量點的初始點變換為有效測量點的構造點，獲得有效測量點的構造點相對于參考坐標系{R}的坐標集C^T：

步驟12求出有效η公差測量點的構造點與目標點的位置偏離值：

其中，Δ_kx、Δ_ky、Δ_kz分別表示有效η公差測量點的構造點與目標點的位置偏離在參考坐標系{R}的三個坐標分量；

步驟13構造有效η公差測量點的優選判據：

步驟14將滿足式18的有效η公差測量點篩選出來，組成優選有效η公差測量點，將m個δ公差測量點與優選有效η公差測量點組成優選有效測量點，獲取優選有效測量點的初始點相對于局部坐標系{D}的坐標集d¹：

獲取優選有效測量點的目標點相對于參考坐標系{R}的坐標集D²：

步驟15當優選有效η公差測量點的數量占有效η公差測量點的數量的二分之一及以上時，獲得優選有效測量點的構造點相對于參考坐標系{R}的坐標集D^T：

步驟16當優選有效η公差測量點的數量占有效η公差測量點的數量的不足二分之一時，構建含有三個未知量的函數min(Α Β Γ)，并求解函數取得最小值時未知量的解：

其中，c表示余弦函數cos，s表示正弦函數sin，Α、Β、Γ表示優選有效測量點構成的形心化坐標的三個方向相對于參考坐標系{R}的角坐標分量；

求解得：

步驟17構建零組件調姿定位前后的修正變換矩陣T^C：

其中，c表示余弦函數cos，s表示正弦函數sin；

步驟18通過修正變換矩陣T^C，將優選有效測量點的初始點修正變換為優選有效測量點的構造點，獲得優選有效測量點的構造點相對于參考坐標系{R}的坐標集