一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法技术

本发明专利技术涉及一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法,属于正交孔系自动对正技术领域；建立对接系统，包括组件、舱段、侧孔、顶孔、校准孔、CCD相机、激光位移传感器、激光测距传感器、检测固定装置和传感器支架；并将对接过程分为了组件进入舱段、组件到达指定位置和两孔调姿三部分；通过激光位移传感器调节组件与舱段的径向距离，激光测距传感器测量组件与舱段的轴向距离，采用CCD相机采集装配孔边缘图像；本发明专利技术使用六自由度平台和传感器对组件实现自动化对接，舱段和组件三孔自动实现同轴控制，偏差不大于0.1mm，大大节省了人力；对接精度高，对接效率高，可通过传感器实时监测对接装配过程。装配过程。装配过程。

【技术实现步骤摘要】
一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法


[0001]本专利技术属于正交孔系自动对正
，涉及一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法。

技术介绍

[0002]舱段与组件是飞行器的重要零件，在其径向加工有多个径向孔，各孔呈现正交状态。舵系统在对接装配过程中，需完成三组舱段舵轴孔与组件摇臂孔同轴，舱段为复合材料，组件为金属材料，舱段和组件的左、右、上三个方向上均有三个同轴的通孔，同轴度≤0.1mm，对接精度要求高，致使对接效率低，且因舱段与组件间隙小，极易发生碰撞，对接装配过程不易监测。
[0003]目前并没有很好的解决方案。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，使用六自由度平台和传感器对组件实现自动化对接，舱段和组件三孔自动实现同轴控制，偏差不大于0.1mm，大大节省了人力；对接精度高，对接效率高，可通过传感器实时监测对接装配过程。
[0005]本专利技术解决技术的方案是：
[0006]一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，包括：
[0007]建立对接系统；包括组件、舱段、CCD相机
‑
、激光位移传感器
‑
、激光测距传感器、检测固定装置、传感器支架
‑
；舱段上设置有舱段孔
‑
；组件上设置有组件孔
‑
；
[0008]定义对正坐标系xyz；
[0009]将组件移动至进入舱段的开口端；r/>[0010]对组件进行姿态调整；包括通过激光位移传感器、对组件进行姿态调整、通过激光位移传感器、对组件进行姿态调整和通过激光位移传感器对组件进行姿态调整；
[0011]通过CCD相机
‑
对舱段孔
‑
和组件孔
‑
进行孔轮信息提取；以舱段孔
‑
为原点，建立坐标系；通过离散点坐标，结合圆系列方程，提取出组件孔、和分别与舱段孔、和的圆心坐标、交点坐标、交点直线方程；
[0012]对组件孔
‑
与舱段孔
‑
进行对中调姿处理，包括无交点处理、去组合边缘处理和圆心对中处理；
[0013]使组件的组件孔
‑
圆心分别与舱段的舱段孔
‑
的圆心重合，完成最终调姿。
[0014]在上述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，对接系统具体为：
[0015]舱段轴向水平放置在外部基座平台上；检测固定装置为拱门结构，检测固定装置跨越安装在舱段的上方；传感器支架固定安装在检测固定装置顶部横梁的中部；舱段的顶部中心设置有舱段孔；舱段的两侧分别设置舱段孔和舱段孔；舱段孔和舱段孔同轴，且舱段孔、舱段孔和舱段孔位于同一竖直面上；传感器支架安装在外部基座平台上，且位于舱段的
开口端；传感器支架为开口向上的U型结构；激光位移传感器、分别安装在传感器支架2个竖边内侧；激光位移传感器、对称安装在传感器支架水平边的上表面；激光位移传感器安装在传感器支架的底端；激光测距传感器安装在传感器支架的底端；CCD相机和CCD相机分别安装在检测固定装置两竖边的内侧壁；且CCD相机对准舱段孔，CCD相机对准准舱段孔；CCD相机安装在检测固定装置顶部横梁的中部，且CCD相机对准舱段孔；
[0016]组件安装在外部六自由度平台上；组件与舱段同轴水平放置，组件位于舱段开口端外侧；组件的顶部中心设置有组件孔；组件的两侧分别设置有组件孔和组件孔；组件孔和组件孔同轴，且组件孔、组件孔和组件孔位于同一竖直平面内。
[0017]在上述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，对正坐标系xyz中，z轴竖直向上；y轴为舱段轴向方向；x轴由右手定则确定。
[0018]在上述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，将组件移动至进入舱段的开口端的具体过程为：
[0019]组件通过六自由度平台进行进给，并通过激光测距传感器判断组件是否将进入舱段，当达到目标值时，六自由度平台停止进给运动。
[0020]在上述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，通过激光位移传感器、对组件进行姿态调整的过程为：
[0021]通过激光位移传感器、分别测量组件与其之间的z方向的距离z1、z2；通过六自由度平台绕y轴顺时针或逆时针旋转运动，使z1与z2相等；然后通过六自由度平台使组件沿z轴上下运动，使z1和z2达到目标值z0；调整后，组件在y轴旋转、z轴平移被限定，其余自由度不被限定。
[0022]在上述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，通过激光位移传感器、对组件进行姿态调整的过程为：
[0023]通过侧面激光位移传感器和测量组件与其之间的距离x1和x2；通过x1计算出对侧差值Δx＝lx
‑
lz
‑
x1；其中，lz为组件在x方向的宽度，并将Δx与x2比较，判断组件是否沿z轴有旋转偏差；当Δx与x2不相等时，则使六自由度平台绕z轴进行顺时针或逆时针旋转运动，若Δx与x2相等时，则停止旋转；然后使组件沿x轴进行平移，直至达到目标值x0；调整后，组件在z轴旋转、x轴平移被限定；x轴旋转和y轴平移未被限定。
[0024]在上述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，通过激光位移传感器对组件进行姿态调整的过程为：
[0025]通过激光位移传感器测量组件与其之间的距离z1，若其偏离目标值z0，则通过六自由度平台使其沿x轴顺时针或逆时针旋转，直至达到目标值。
[0026]在上述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，无交点处理的具体过程为：
[0027]当组件尚未运动到指定位置时，组件孔、和分别与舱段孔、和间会有交点；通过激光测距传感器判断是否到位，由于各零件安装固定误差较小，加上前期对接前位置姿态检测完成，因此通过测距基本判定两孔位置，保证此时两孔无交点。
[0028]在上述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，去组合边缘处理的过程为：
[0029]当组件绕各轴均无旋转时，组件孔为圆形；当组件绕x轴旋转时，组件孔依然为圆
形；当组件绕y轴旋转时，采集的组件孔上、下出现另一边缘；当组件绕z轴旋转时，采集的组件孔左、右出现另一边缘；因此，只有绕y和z两轴才会出现组合边缘，通过该步骤去除y和z两轴的旋转；
[0030]当CCD相机采集到组件孔轮廓为组合边缘时；初始采集图像，根据交点所在象限，决定六自由度平台绕y轴是逆时针还是顺时针转动；当交点处于z轴时，则停止y轴转绕；再根据圆弧段处于左方还是右方，使组件绕z轴顺时针或逆时针旋转，最终相机采集的图形只有组件孔和舱段孔的圆形，无其他边缘；去除组件孔和舱段孔多余圆弧段后，再通过顶部CCD相机采集组件顶部组件孔的信息，采用同样方法，使组件绕绝对坐标系z轴顺时针或逆时针旋转，去除顶部组件孔的多余圆弧；至此，组件绕x、y和z三轴的旋转均已确定；此外，通过组件孔轮廓是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，其特征在于：包括：建立对接系统；包括组件(1)、舱段(2)、CCD相机(31)
‑
(33)、激光位移传感器(41)
‑
(45)、激光测距传感器(5)、检测固定装置(6)、传感器支架(7)
‑
(8)；舱段(2)上设置有舱段孔(21)
‑
(23)；组件(1)上设置有组件孔(11)
‑
(13)；定义对正坐标系xyz；将组件(1)移动至进入舱段(2)的开口端；对组件(1)进行姿态调整；包括通过激光位移传感器(42)、(43)对组件(1)进行姿态调整、通过激光位移传感器(41)、(44)对组件(1)进行姿态调整和通过激光位移传感器(45)对组件(1)进行姿态调整；通过CCD相机(31)
‑
(33)对舱段孔(21)
‑
(23)和组件孔(11)
‑
(13)进行孔轮信息提取；以舱段孔(21)
‑
(23)为原点，建立坐标系；通过离散点坐标，结合圆系列方程，提取出组件孔(11)、(12)和(13)分别与舱段孔(21)、(22)和(23)的圆心坐标、交点坐标、交点直线方程；对组件孔(11)
‑
(13)与舱段孔(21)
‑
(23)进行对中调姿处理，包括无交点处理、去组合边缘处理和圆心对中处理；使组件(1)的组件孔(11)
‑
(13)圆心分别与舱段(2)的舱段孔(21)
‑
(23)的圆心重合，完成最终调姿。2.根据权利要求1所述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，其特征在于：对接系统具体为：舱段(2)轴向水平放置在外部基座平台上；检测固定装置(6)为拱门结构，检测固定装置(6)跨越安装在舱段(2)的上方；传感器支架(8)固定安装在检测固定装置(6)顶部横梁的中部；舱段(2)的顶部中心设置有舱段孔(22)；舱段(2)的两侧分别设置舱段孔(21)和舱段孔(23)；舱段孔(21)和舱段孔(23)同轴，且舱段孔(22)、舱段孔(21)和舱段孔(23)位于同一竖直面上；传感器支架(7)安装在外部基座平台上，且位于舱段(2)的开口端；传感器支架(7)为开口向上的U型结构；激光位移传感器(41)、(44)分别安装在传感器支架(7)2个竖边内侧；激光位移传感器(42)、(43)对称安装在传感器支架(7)水平边的上表面；激光位移传感器(45)安装在传感器支架(8)的底端；激光测距传感器(5)安装在传感器支架(8)的底端；CCD相机(31)和CCD相机(33)分别安装在检测固定装置(6)两竖边的内侧壁；且CCD相机(31)对准舱段孔(21)，CCD相机(33)对准准舱段孔(23)；CCD相机(32)安装在检测固定装置(6)顶部横梁的中部，且CCD相机(32)对准舱段孔(22)；组件(1)安装在外部六自由度平台上；组件(1)与舱段(2)同轴水平放置，组件(1)位于舱段(2)开口端外侧；组件(1)的顶部中心设置有组件孔(12)；组件(1)的两侧分别设置有组件孔(11)和组件孔(13)；组件孔(11)和组件孔(13)同轴，且组件孔(11)、组件孔(12)和组件孔(13)位于同一竖直平面内。3.根据权利要求1所述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，其特征在于：对正坐标系xyz中，z轴竖直向上；y轴为舱段(2)轴向方向；x轴由右手定则确定。4.根据权利要求3所述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，其特征在于：将组件(1)移动至进入舱段(2)的开口端的具体过程为：组件(1)通过六自由度平台进行进给，并通过激光测距传感器(5)判断组件(1)是否将进入舱段(2)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高远，钟扬，魏金花，裴天河，方春平，王增刚，康鹏飞，王怀佳，班晓伟，薛刚，
申请(专利权)人：航天材料及工艺研究所，
类型：发明
国别省市：