一种支座类工件空间位姿定位实时测量与调整方法技术

本发明专利技术提供了一种支座类工件空间位姿定位实时测量与调整方法，所述方法包括：被测要素简化特征转换，空间位姿坐标转换，定位偏差值计算，以及空间位姿实时测量与调整，来实现支座空间位姿定位。本发明专利技术提供的方法为企业解决此类工件位姿定位提供了一种全新技术途径，定位过程不必制造专用测量工装且跳过了划线和打表等流程，优化了测量工艺，节省了制造成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
一种支座类工件空间位姿定位实时测量与调整方法


[0001]本专利技术是属于几何量精密测量
，并具体涉及一种支座类工件空间位姿定位实时测量与调整方法。

技术介绍

[0002]在几何量精密测量
，空间大尺寸零部件测量装配首选激光跟踪仪，其具有强大的空间坐标精密测量能力，但在实际应用中存在两个较难解决的技术问题：一是待测零部件被测要素位置特殊，存在其他元素遮挡而使激光跟踪仪反射靶球无法接收测量激光束，以致测量无法进行；二是空间位姿调整过程中无法监测待调整零部件的实时位姿，需要进行“测量——调整”的多次反复循环才能达到技术要求。
[0003]对此，例如，参考如图1中所示的一种示例架体三维结构模型示意图，图2中所示分别为该架体装配图的俯视图和主视图，该架体为长方体结构(总长为4米)，A基准为架体左端两支耳内侧面中分面，图中右侧凹槽处支座为位姿待测待定位工件，其空间位姿技术指标为：相对于架体支耳在垂直方向尺寸需达到(505
±
0.15)mm，支座内侧面对左端支耳对称度需达到0.2mm。其中，待定位支座与架体左端两支耳的水平距离超过了3米，属于空间大尺寸几何量精密测量范畴。
[0004]为了获得上述所需测量结果，如图3所示，对于此类工件空间位姿的定位测量，一般采用激光跟踪仪来实现。架体被测部位存在遮挡激光束问题，因此激光跟踪仪反射球无法直接测量支座被测内圆柱面数据，只能采用T
‑
Probe模块进行测量。T
‑
Probe模块在不采用加长测杆条件下，最大允许误差可达到0.035mm，如果采用加长测杆，考虑环境和人员等影响，其最大允许误差将超过0.08mm。依据测量原则，所选用的测量仪器固有最大允许误差与产品尺寸公差极限对应值之比为1/3～1/10，即被测工件尺寸公差最小为0.24mm。可见，激光跟踪仪T
‑
Probe模块在精度上难于满足上述支座位姿的直接测量；由于支座被测要素是圆柱面，在测量过程中，需要采集两支座内侧面，再以两内侧面分别为投影面测量圆柱截圆，才能评价出其理论位姿偏差，此时其位姿调整过程会借用划线和其他量具辅助进行。此位姿调整过程为测量一次数据、再依据数据调整一次，调整过程无法实时监测调整量，其间调整尺寸可能相互影响，即尺寸满足要求时对称度却不满足要求，以致位姿调整过程循环往复，效率极低。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术针对支座类工件被测要素存在遮挡提出一种基于“被测要素简化特征转换”的空间位姿定位实时测量与调整方法。该方法采用激光跟踪仪反射球进行测量，其最大允许误差为
±
(0.015+6L/1000)mm，其中L为测量距离，单位m；支座位姿定位前需对支座部分尺寸进行测量，采用数显测高仪测量，其最大允许误差为
±
(3+3L/1000)μm，其中L为测量距离，单位mm；由此实现此支座类工件空间位姿定位实时测量与调整。
[0006]具体的，本专利技术提供一种支座类工件空间位姿定位实时测量与调整方法，该方法包括如下步骤：
[0007](1)被测要素简化特征转换：确定待测支座的近遮挡端面，并测量支座待测点到其近遮挡端面的垂直距离(a、b)和支座内侧面间水平距离(c)，并以此将支座待测点转换为近遮挡端面的测量点(A、B)，支座被测要素内侧面转换为内侧面上任意一个测量点(C)；
[0008](2)空间位姿坐标转换：确定测量仪反射点到测量点(A、B、C)的固定垂直距离(h)，由此解算转换后的测量点(A、B、C)与参照点之间的空间位置关系；
[0009](3)定位偏差值计算：对待连接对象和参照点进行数据采集，以此基础数据建立对象坐标系(X、Y、Z)和坐标系零点，以测量仪测量所述测量点(A、B、C)信息，从而对比根据步骤(2)中解算后位置关系得出所述测量点(A、B、C)相对于理论位置的偏差值；
[0010](4)空间位姿实时测量与调整：按照步骤(3)中得出的偏差值调整支座的空间位姿，并同时重复步骤(3)中的偏差值的测量，直至所述测量点(A、B、C)的偏差值均进入公差带，则支座空间位姿定位完成。
[0011]其中，所述支座待测点为支座内圆柱孔的几何中心。
[0012]进一步的，步骤(2)中，测量点(A、B)与参照点之间的空间位置关系为：参照点与近遮挡端面测量点(A、B)的反射点的理论垂直距离为L
‑
h
‑
a或L
‑
h
‑
b，其中，L为支座待测点与参照点之间的理论垂直距离。
[0013]进一步的，步骤(2)中，测量点(C)与参照点之间的空间位置关系为：坐标系零点与支座任意内侧面测量点(C)的反射点之间的理论距离为c/2
‑
h。
[0014]进一步的，步骤(4)中，近遮挡端面测量点(A、B)的反射点的公差带一般为
±
0.15mm；支座任意内侧面测量点(C)的反射点的公差带一般为
±
0.1mm，对称度0.2mm。
[0015]更具体的，以支座部件在空间大尺寸架体(大型工件)中定位为例，本专利技术还提供一种支座类工件空间位姿定位实时测量与调整方法，所述方法的具体步骤为：
[0016](1)被测要素简化特征转换：分别测量支座两内圆柱孔的几何中心到其近遮挡端面垂直距离(a、b)，从而在支座近遮挡端面上确定两圆柱体几何中心对齐的测量点(A、B)；测量支座两内侧面水平距离(c)；基于此，支座被测要素的圆柱面被转换为近遮挡端面测量点(A、B)，支座被测要素的内侧面被转换为内侧面上任意一个测量点(C)；
[0017](2)空间位姿坐标转换：解算转换后的测量要素与架体参照点的空间位置关系；确定激光跟踪仪反射球球心与其测座基面垂直距离为h(一般为，25mm，，最大允许误差不超过
±
0.005mm)，解算出架体参照点与支座近遮挡端面测量点(A、B)反射球的理论垂直距离分别为L
‑
h
‑
a或L
‑
h
‑
b，其中，L为支座待测点与参照点之间的理论垂直距离，参照物内侧中分面与支座任意内侧面测量点(C)反射球的理论前后距离为c/2
‑
h；
[0018](3)定位偏差值计算：以激光跟踪仪测量架体被测要素信息，计算得出测量结果；将激光跟踪仪放置到架体靠近参照物端，采用反射球对架体上表面和两参照物内圆柱面进行数据采集，以此基础数据建立架体坐标系，垂直架体上表面向上为Z正方向，平行两参照物中心连线方向为X方向，沿架体长度方向为Y方向，两参照物对称中面与其中心连线交点为坐标系零点；将反射球分别置于测量点(A、B)，通过激光跟踪仪测量出Z坐标中反射球球心与参照点垂直距离z，计算z与L
‑
h
‑
a或L
‑
h
‑
b的差值即为测量点(A、B)相对于理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种支座类工件空间位姿定位实时测量与调整方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)被测要素简化特征转换：确定待测支座的近遮挡端面，并测量支座待测点到其近遮挡端面的垂直距离(a、b)和支座内侧面间水平距离(c)，并以此将支座待测点转换为近遮挡端面的测量点(A、B)，支座被测要素内侧面转换为内侧面上任意一个测量点(C)；(2)空间位姿坐标转换：确定测量仪反射点到测量点(A、B、C)的固定垂直距离(h)，由此解算转换后的测量点(A、B、C)与参照点之间的空间位置关系；(3)定位偏差值计算：对待连接对象和参照点进行数据采集，以此基础数据建立对象坐标系(X、Y、Z)和坐标系零点，以测量仪测量所述测量点(A、B、C)信息，从而对比根据步骤(2)中解算后位置关系得出所述测量点(A、B、C)相对于理论位置的偏差值；(4)空间位姿实时测量与调整：按照步骤(3)中得出的偏差值调整支座的空间位姿，并同时重复步骤(3)中的偏差值的测量，直至所述测量点(A、B、C)的偏差值均进入公差带，则支座空间位姿定位完成。2.根据权利要求1所述的支座类工件空间位姿定位实时测量与调整方法，其特征在于，所述支座待测点为支座内圆柱孔的几何中心。3.根据权利要求1或2所述的支座类工件空间位姿定位实时测量与调整方法，其特征在于，步骤(2)中，测量点(A、B)与参照点之间的空间位置关系为：参照点与近遮挡端面测量点(A、B)的反射点的理论垂直距离为L
‑
h
‑
a或L
‑
h
‑
b，其中，L为支座待测点与参照点之间的理论垂直距离。4.根据权利要求1
‑
3任一所述的支座类工件空间位姿定位实时测量与调整方法，其特征在于，步骤(2)中，测量点(C)与参照点之间的空间位置关系为：坐标系零点与支座任意内侧面测量点(C)的反射点之间的理论距离为c/2
‑
h。5.根据权利要求1
‑
4任一所述的支座类工件空间位姿定位实时测量与调整方法，其特征在于，步骤(4)中，近遮挡端面测量点(A、B)的反射点的公差带一般为
±
0.15mm；支座任意内侧面测量点(C)的反射点的公差带一般为
±
0.1mm，对称度0.2mm。6.根据权利要求1所述的支座类工件空间位姿定位实时测量与调整方法，其特征在于，所述方法的具体步骤为：(1)被测要素简化特征转换：分别测量支座两内圆柱孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：李楠，王志华，刘泽荣，刘若兰，齐坤，姚建国，吴丽丽，
申请(专利权)人：北京航天新立科技有限公司，
类型：发明
国别省市：