【技术实现步骤摘要】
一种基于激光跟踪仪的多轴孔自动化对准方法
本专利技术属于大型零部件装配控制
，尤其涉及一种基于激光跟踪仪的多轴孔自动化对准方法。
技术介绍
多轴孔连接是大型零部件装配领域常用的一种装配连接方式，待装配的两个零件一个具有多个孔，称之为带孔部件；另一个具有多个与孔对应的轴，称之为带轴部件。通过将带轴部件上的多个轴插入带孔部件上对应的孔里便可实现两个零件的配合，然后再通过锁紧螺母或销钉等方式完成定位连接，从而完成装配。现有关于大型零部件的装配主要由人工装配完成，效率低下且装配精度不高。基于机器人的大型零部件自动化装配大部分停留在研究阶段，尚未实用，而关于大型零部件多轴孔对齐的研究尚未见公开发表。多轴孔自动化装配可以分为两个阶段：粗定位阶段和精定位阶段。其中粗定位阶段需完成轴孔的对准，精定位阶段实现轴插入孔完成配合。在大型零部件的自动化装配过程中，一般采用激光跟踪仪进行高精度测量，从而实现闭环控制。激光跟踪仪是工业测量系统中一种高精度的大尺寸测量仪器。它集合了激光干涉测距技术、光电探测技术、精密机械技术、计算机及控制技术、现代数值计算理论等各种先进技术，对空间运动目...
【技术保护点】
1.一种基于激光跟踪仪的多轴孔自动化对准方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)搭建多轴孔自动化对准系统；所述多轴孔自动化对准系统包括：一台激光跟踪仪，一个机械臂和一台计算机；所述激光跟踪仪与机械臂分别与计算机连接；2)选取待对准的带孔部件和带轴部件，其中带孔部件具有N个孔，带轴部件具有N个轴，N大于等于3；令带孔部件固定不动，将带轴部件安装在机械臂的端面，令当前位置为初始位置；3)在带孔部件中选取任意三个不共线的孔建立带孔部件坐标系W1；具体步骤如下：3‑1)在带孔部件用于建立带孔部件坐标系的三个孔的孔壁上，分别用激光跟踪仪的球形反射靶球或T‑Prob的测量头上的球形红...
【技术特征摘要】
1.一种基于激光跟踪仪的多轴孔自动化对准方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)搭建多轴孔自动化对准系统；所述多轴孔自动化对准系统包括：一台激光跟踪仪，一个机械臂和一台计算机；所述激光跟踪仪与机械臂分别与计算机连接；2)选取待对准的带孔部件和带轴部件，其中带孔部件具有N个孔，带轴部件具有N个轴，N大于等于3；令带孔部件固定不动，将带轴部件安装在机械臂的端面，令当前位置为初始位置；3)在带孔部件中选取任意三个不共线的孔建立带孔部件坐标系W1；具体步骤如下：3-1)在带孔部件用于建立带孔部件坐标系的三个孔的孔壁上，分别用激光跟踪仪的球形反射靶球或T-Prob的测量头上的球形红宝石紧贴每个孔壁并利用激光跟踪仪测量对应的球心坐标；测量时，每次选取孔壁上的一个点，每个孔壁上共测量P个不同点，P大于等于5，根据每个孔壁上选取的所有点的测量结果通过最小二乘法拟合对应孔壁的圆柱面，得到每个孔壁圆柱面的轴线即为对应孔的孔轴线，最终得到三个孔分别对应的轴线方程；3-2)在带孔部件的孔端面任意选取M个不共线的点，M大于等于3，将激光跟踪仪的球形反射靶球或T-Prob的测量头上的球形红宝石放置在每个点上并利用激光跟踪仪测量对应的球心坐标；利用每个点测量的球心坐标通过最小二乘法拟合带孔部件的孔端面平面得到初始孔端面平面方程，对初始孔端面平面方程沿平面法向向端面偏移靶球半径或球形红宝石半径的距离得到带孔部件孔端面的平面方程；3-3)分别计算带孔部件用于建立带孔部件坐标系的三个孔的轴线和孔端面的交点，得到三个交点，用三个交点建立带孔部件坐标系W1；4)在带轴部件中选取与建立带孔部件坐标系的三个孔对应的三个轴建立带轴部件坐标系W2；具体步骤如下：4-1)在带轴部件中选取与建立带孔部件坐标系的三个孔对应的三个轴，重复步骤3-1)，得到带轴部件三个轴的轴线方程；4-2)重复步骤3-2)，在带轴部件的轴端面任意选取L个不共线的点，L大于等于3，利用L个不共线的点的测量结果拟合带轴部件轴端面平面，得到带轴部件轴端面的平面方程；4-3)分别计算带轴部件用于建立带轴部件坐标系的三条轴线和轴端面的三个交点，建立带轴部件坐标系W2；5)根据带孔部件坐标系W1和带轴部件坐标系W2分别计算两坐标系之间的旋转矩阵R和...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐静，陈恳，刘炽成，吴丹，宋立滨，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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