一种三坐标随位串联定位器的定位方法技术

本发明专利技术公开了一种三坐标随位串联定位器的定位方法，首先建立定位用的参考坐标系CCS

【技术实现步骤摘要】
一种三坐标随位串联定位器的定位方法
本申请涉及飞机制造特别是装配制造中的定位方法，具体是指三坐标随位串联定位器的定位方法。
技术介绍
在飞机制造行业中，大量使用的三坐标定位器都是三坐标正交串联定位器，即X、Y、Z三个坐标模块都是两两正交。由于三坐标正交串联定位器自身的坐标系和参考坐标系都是笛卡尔直角坐标系，两坐标系的转换均为正交转换，转换前后具有长度不变性，因此定位方法简单。但是三坐标正交串联定位器的制造精度要求高，不仅需要专业的技能人员，还需要依赖高精度的量具和仪器，如激光干涉仪、千分表、大理石尺、殷钢尺等，使得制造周期长、制造成本高。同时，三坐标的绝对正交串联是做不到的，因此，用笛卡尔直角坐标系来直接表征三坐标正交串联定位器本身就引入了一定的误差，导致三坐标正交串联定位器在定位时存在理论误差。
技术实现思路
为了消除三坐标正交串联定位器的理论误差，缩短制造周期、降低制造成本、提高定位精度，本专利技术提供了一种三坐标随位串联定位器的定位方法。一种三坐标随位串联定位器的定位方法，包括三坐标随位串联定位器，该定位器依次由底座、三坐标运动机构、末端定位器串联而成，三坐标运动机构由第一坐标模块、第二坐标模块、第三坐标模块随位串联而成，末端定位器含有定位点P，第一坐标模块、第二坐标模块、第三坐标模块，三者之间可以随位串联，无需正交串联，第一坐标模块、第二坐标模块、第三坐标模块，三者之间的串联顺序可以任意组合。底座位于三坐标运动模块的始端，起静平台作用，末端定位器位于三坐标运动模块的末端，起动平台作用。定位点P是相对于末端定位器固定的点。三坐标随位串联定位器的定位方法，包含以下步骤：(1)建立定位用的参考坐标系CCS坐标系，参考坐标系CCS坐标系相对于工作场景固定不变。(2)将三坐标随位串联定位器移动至工件处，使工件的定位点P'处于三坐标随位串联定位器中定位点P的定位包络空间内，固定三坐标随位串联定位器。(3)建立三坐标随位串联定位器的随位斜角坐标系OCS坐标系，包含以下步骤：(3-1)将三坐标运动机构回零，以末端定位器的定位点P为OCS坐标系的原点；(3-2)以第一坐标模块的移动方向为OCS坐标系的X坐标方向，以第二坐标模块的移动方向为OCS坐标系的Y坐标方向，以第三坐标模块的移动方向为OCS坐标系的Z坐标方向，X→Y→Z需满足右手定则。(4)标定参考坐标系CCS坐标系相对于三坐标随位串联定位器的随位斜角坐标系OCS坐标系的转换关系TCCS→OCS,包含以下步骤：(4-1)移动三坐标随位串联定位器的三个坐标模块，使定位点P处于四个不共面的位置，分别记为：P1、P2、P3、P4。(4-2)测得P1、P2、P3、P4相对于CCS坐标系的坐标值，记为齐次坐标形式：(4-3)测得P1、P2、P3、P4相对于OCS坐标系的坐标值，记为齐次坐标形式：(4-4)标定随位斜角坐标系OCS坐标系相对于参考坐标系CCS坐标系的转换关系TCCS→OCS：(5)测得工件的定位点P'相对于参考坐标系CCS坐标系的坐标值，记为齐次坐标形式：(6)将工件的定位点P'相对于参考坐标系CCS坐标系的坐标值转换为相对于三坐标随位串联定位器的随位斜角坐标系OCS坐标系的坐标值，记为齐次坐标形式：(7)移动三坐标随位串联定位器的三个坐标模块，使定位点P移动到OCS坐标系下的坐标值位置处，完成三坐标随位串联定位器对工件的定位。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效益：(1)定位器的制造周期短，由于三坐标可以随位串联，无需专业技能人员，节省了大量的调装时间，提高了三坐标定位器的制造效率。(2)定位器的制造成本低，由于三坐标可以随位串联，无需精确调装，无需用到专用仪器，无需特殊制造环境，节省了大量的制造成本。(3)定位器的定位精度高，由于直接采用定位器中随位串联的运动导向线作为坐标轴线，相比采用笛卡尔直角坐标系近似定位器的运动导向线，消除了定位的理论误差。(4)定位器的适用范围广，由于三坐标随位串联定位器是一种短周期、低成本和高精度的定位器，使得可以大幅度的推广应用，经济性好。以下结合实施例附图对本申请做进一步详细描述：附图说明图1是三坐标随位串联定位器处于随机状态的示意图图2是三坐标随位串联定位器回零状态时的示意图图3是三坐标随位串联定位器定位状态时的示意图图中编号说明：1三坐标运动机构、2底座、3第一坐标模块、4第二坐标模块、5第三坐标模块、6第一坐标导轨、7第二坐标导轨、8第三坐标导轨、9末端定位器、10工件、11工艺接头、12定位包线、13定位包络空间具体实施方式参见图1、图2、图3所示，三坐标随位串联定位器依次由底座2、三坐标运动机构1、末端定位器9串联而成，其中，三坐标运动机构1由第一坐标模块3、第二坐标模块4、第三坐标模块5随位串联而成，末端定位器9含有定位点P。三坐标随位串联定位器的定位对象是工件10，工件10含有工艺接头11，工艺接头11含有定位点P'。三坐标随位串联定位器的定位点P和工艺接头11的定位点P'为配合连接关系，当定位点P是球窝时，定位点P'应为球头，当定位点P是锥窝时，定位点P'应为锥头、等等，通常采用H8/f7的配合公差。参见图1、图2、图3所示，三坐标随位串联定位器中的第一坐标模块3、第二坐标模块4、第三坐标模块5，三者之间可以随位串联，无需正交串联，这使得三坐标随位串联定位器的制造和安装都变得极为简单。三个坐标模块之间的串联顺序可以任意组合，“一二三”、“一三二”、“二一三”、“二三一”、“三一二”、“三二一”这六种组合都适用(注：“一二三”表示三坐标随位串联定位器的底层为第一坐标模块3，中间层为第二坐标模块4，上层为第三坐标模块5)。参见图1、图2、图3所示，三坐标随位串联定位器的底座2位于三坐标运动模块的始端，起静平台作用，末端定位器9位于三坐标运动模块的末端，起动平台作用。其中定位点P是相对于末端定位器9固定的点。参见图2、图3所示，基于三坐标随位串联定位器的工件10的定位点P'的定位方法，包含以下步骤：(1)建立定位用的参考坐标系CCS坐标系，参考坐标系CCS坐标系相对于工作场景固定不变。(2)将三坐标随位串联定位器移动至工件处，使工件的定位点P'处于三坐标随位串联定位器中定位点P的定位包络空间内，固定三坐标随位串联定位器。(3)建立三坐标随位串联定位器的随位斜角坐标系OCS坐标系，包含以下步骤：(3-1)将三坐标运动机构回零，以末端定位器的定位点P为OCS坐标系的原点；(3-2)以第一坐标模块3沿第一坐标导轨6的移动方向为OCS坐标系的X坐标方向，以第二坐标模块4沿第一坐标导轨7移动方向为OCS坐标系的Y坐标方向，以第三坐标模块5沿第三坐标导轨8移动方向为OCS坐标系的Z坐标方向，X→Y→Z需满足右手定则本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三坐标随位串联定位器的定位方法，其特征在于三坐标随位串联定位器依次由底座、三坐标运动机构、末端定位器串联而成，所述三坐标运动机构由第一坐标模块、第二坐标模块、第三坐标模块随位串联而成，所述末端定位器含有定位点P，三坐标随位串联定位器的定位方法包含以下步骤：/n步骤1建立定位用的参考坐标系CCS

【技术特征摘要】
1.一种三坐标随位串联定位器的定位方法，其特征在于三坐标随位串联定位器依次由底座、三坐标运动机构、末端定位器串联而成，所述三坐标运动机构由第一坐标模块、第二坐标模块、第三坐标模块随位串联而成，所述末端定位器含有定位点P，三坐标随位串联定位器的定位方法包含以下步骤：
步骤1建立定位用的参考坐标系CCS坐标系，参考坐标系CCS坐标系相对于工作场景固定不变；
步骤2将三坐标随位串联定位器移动至工件处，使工件上的定位点P'处于三坐标随位串联定位器中定位点P的定位包络空间内，固定三坐标随位串联定位器；
步骤3建立三坐标随位串联定位器的随位斜角坐标系OCS坐标系，包含以下步骤：
(3-1)将三坐标运动机构回零，以末端定位器的定位点P为OCS坐标系的原点；
(3-2)以第一坐标模块的移动方向为OCS坐标系的X坐标方向，以第二坐标模块的移动方向为OCS坐标系的Y坐标方向，以第三坐标模块的移动方向为OCS坐标系的Z坐标方向，X→Y→Z需满足右手定则；
步骤4标定参考坐标系CCS坐标系相对于三坐标随位串联定位器的随位斜角坐标系OCS坐标系的转换关系TCCS→OCS,包含以下步骤：
(4-1)移动三坐标随位串联定位器的三个坐标模块，使定位点P处于四个不共面的位置，分别记为：P1、P2、P3、P4；
(4-2)测得P1、P2、P3、P4相对于CCS坐标系的坐标值，记为齐次坐标形式：



(4-3)测得P1、P...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴晓甫，赵安安，
申请(专利权)人：西安飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61