一种基于多元搜索的火箭级段位姿纠偏方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于多元搜索的火箭级段位姿纠偏方法及其装置。该方法包括：将火箭级段在空间坐标系的旋转矩阵和平移矩阵叠加以获得空间坐标转换矩阵；通过测试矩阵计算出火箭级段的测试数据；利用提出的搜索纠偏方法进行测试数据与理论数据的纠偏，并计算纠偏误差，使得纠偏误差在设定阈值以内，验证所提出纠偏方法的准确性；然后根据火箭级段实际测量数据和理论数据，利用所提出纠偏方法进行纠偏并获得纠偏后点坐标。本发明专利技术通过实测火箭级段测量值与其理论值的搜索纠偏，完成实测数据的校正，进而进行火箭实测级段位姿偏差的自动补偿，将有效提高火箭级段装配的精度、稳定性和可重复性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多元搜索的火箭级段位姿纠偏方法及其装置
本专利技术涉及火箭装配
的一种误差补偿方法，尤其涉及一种基于多元搜索的火箭级段位姿纠偏方法，还涉及一种基于多元搜索的火箭级段位姿纠偏装置。
技术介绍
在航天航空制造业中，飞机和火箭等物体由于尺寸非常大，通常采用分段制造，整体装配的制造方法。相对于飞机装配来说，火箭的特征比较明显，其主体主要是由一些圆柱形的部段(通常称之为“级段”)组成。大型运载火箭属于空间大尺寸物件，其加工制造精度很大程度影响火箭的最终装配精度，但是实践证明，火箭等这类物体的最终质量，很难或者不可能通过提高制造准确度来提高装配精度，有效可行的方法是通过改善和优化装配方法。但由于其直径往往比较大，如我国新一代运载火箭长征-5(CZ-5)的芯级直径约为5m，因此火箭级段对接和装配是很复杂的。现阶段总装过程中，人工对接装配精度不高而且效率低下，实现起来也很困难，很难保证装配的效率和质量。
技术实现思路
为解决现有的火箭级段位姿纠偏方法存在测量精度低的技术问题，本专利技术提供一种基于多元搜索的火箭级段位姿纠偏方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多元搜索的火箭级段位姿纠偏方法，其特征在于，其包括以下步骤：/n(1)将火箭级段在空间坐标系的旋转矩阵和平移矩阵叠加以获得空间坐标转换矩阵；/n(2)先输入所述空间坐标系中三维坐标轴的旋转参数和平移参数至所述空间坐标转换矩阵中以得到不同的多个旋转矩阵以分别作为多个测试矩阵，再利用所述火箭级段的理论数据，通过所述测试矩阵计算出所述火箭级段的测试数据，所述测试数据包括多个纠偏前测量点坐标；/n(3)将所述理论数据与所述测试数据进行多元搜索纠偏，且多元搜索纠偏方法包括以下步骤：/n设定参数搜索范围和搜索变量；/n根据所述参数搜索范围和所述搜索变量，进行逐步逼近搜索并实现第一次搜索，并根据...

【技术特征摘要】
1.一种基于多元搜索的火箭级段位姿纠偏方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)将火箭级段在空间坐标系的旋转矩阵和平移矩阵叠加以获得空间坐标转换矩阵；
(2)先输入所述空间坐标系中三维坐标轴的旋转参数和平移参数至所述空间坐标转换矩阵中以得到不同的多个旋转矩阵以分别作为多个测试矩阵，再利用所述火箭级段的理论数据，通过所述测试矩阵计算出所述火箭级段的测试数据，所述测试数据包括多个纠偏前测量点坐标；
(3)将所述理论数据与所述测试数据进行多元搜索纠偏，且多元搜索纠偏方法包括以下步骤：
设定参数搜索范围和搜索变量；
根据所述参数搜索范围和所述搜索变量，进行逐步逼近搜索并实现第一次搜索，并根据第一次搜索结果对所述参数搜索范围进行优化，并进行下一次搜索；
判断当前搜索的贴合精度是否高于上一次搜索的贴合精度，是则根据当前搜索结果对所述参数搜索范围进行优化，并进行下一次搜索，否则改变搜索变量优化方向并重新优化所述参数搜索范围；
判断所述贴合精度是否满足一个预设精度或迭代参数是否小于一个设定阈值，是则终止搜索，并输出当前迭代结果；其中，所述当前迭代结果包括当前贴合精度和当前搜索变量；
(4)先根据所述当前搜索变量和所述空间坐标转换矩阵，计算出纠偏矩阵，再根据所述纠偏前测量点坐标与所述纠偏矩阵，进行纠偏并获得纠偏后点坐标。


2.如权利要求1所述的基于多元搜索的火箭级段位姿纠偏方法，其特征在于，所述搜索变量为实测级段位姿偏差其中，δα、δβ、δγ分别表示所述三维坐标轴的旋转误差，δm、δn、&k分别表示所述三维坐标轴的平移误差；每一次贴合精度的计算公式为：
F(δ)＝∑Δ2(δα，δβ，δγ，δm，δn，&k)
式中，F(δ)为所述贴合精度，Δ(δα，δβ，δγ，δm，δn，&k)为每一次搜索的搜索点与纠偏点的距离。


3.如权利要求2所述的基于多元搜索的火箭级段位姿纠偏方法，其特征在于，所述空间坐标转换矩阵的计算公式为：



式中，T表示所述空间坐标转换矩阵，α、β、γ分别表示所述三维坐标轴的三轴各自的旋转量；m、n、k分别表示所述三维坐标轴的三轴各自的平移量。


4.如权利要求1所述的基于多元搜索的火箭级段位姿纠偏方法，其特征在于，所述空间坐标转换矩阵的计算公式为：
T＝Tr+Ts
式中，T表示所述空间坐标转换矩阵；Ts表示所述平移矩阵，Ts＝(m，n，k)T，m、n、k分别表示所述三维坐标轴的三轴各自的平移量；Tr表示所述旋转矩阵，Tr＝ΓZΓYΓX，ΓZ、ΓY、ΓX分别表示所述三维坐标轴的三个单轴旋转矩阵。


5.如权利要求2所述的基于多元搜索的火箭级段位姿纠偏方法，其特征在于，在误差δα、δβ、δγ、δm、δn、&k中，对每个误差按照正方向、负方向、0方向进行搜索，每一个方向进行纠偏后都计算贴合精度，并选择最小的贴合精度作为当前纠偏结果进行下一次纠偏计算。


6.如权利要求1所述的基于多元搜索的火箭级段位姿纠偏方法，其特征在于，将理论点集合记作Qth＝{Pthi，i＝1，2，3，...N}，测量点集合记作Qme＝{Pmei，i＝1，2，3，...N}，测量点Pmei对应理论点P′thi，纠偏点集合记作Qma＝{Pmai，i＝1，2，3，...N}，N为离散点个数；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：周丽华，方素平，吴帆，丁康康，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34