【技术实现步骤摘要】
本申请涉及制孔加工，具体涉及一种自动制孔系统法向调整模拟仿真方法。
技术介绍
1、制孔加工是飞机装配环节中的最关键的环节，制孔加工的质量在很大程度上影响着飞机的装配的质量，随着数字化测量手段以及现代自动化设备的快速发展，推动了飞机装配行业的自动化装配技术的发展，尤其是在制孔加工环节，已采用大量的数字化装配系统和机器人装配系统进行制孔加工。
2、由于飞机外蒙皮均采用大曲率复杂曲面，蒙皮在安装、制造以及安装于工装夹具的过程中均会产生误差，最终导致制出的孔与实际位置处的曲面法向存在偏差。对此，行业上通常采用的方法是，首先对实际制孔位置处的曲面法向进行测量，然后与当前理论法向进行对比计算出偏差，根据偏差通过自动化制孔系统进行位置调整，最终确保制孔法向与实际制孔处的法向一致。但是，飞机装配环境复杂，开敞性条件差，同时自动化制孔系统在法向调整过程中需要多轴运动配合，因此，法向调整过程中碰撞干涉风险大，调节的安全性较低。
技术实现思路
1、本申请的主要目的在于提供一种自动制孔系统法向调整模拟仿真方法，旨在解决现有技术中存在的制孔系统法向调整安全性低的缺陷。
2、本专利技术通过以下技术方案实现上述目的；
3、一种自动制孔系统法向调整模拟仿真方法，包括以下步骤：
4、建立自动制孔系统的基坐标系和工具坐标系，并获取所述工具坐标系与所述基坐标系的第一转换关系；
5、在所述工具坐标系下，建立实际制孔位置处的理论法向矢量i0与实际法向矢量i1的第二
6、结合自动制孔系统的法向调整角度离散处理所述实际法向矢量i1，获取离散法向矢量和所述理论法向矢量i0与离散法向矢量的第三转换关系；
7、根据所述第一转换关系和第三转换关系构建各离散法向矢量在基坐标系下的坐标表达式；
8、根据所述坐标表达式进行法向调整模拟仿真。
9、可选的，建立自动制孔系统的基坐标系和工具坐标系，并获取所述工具坐标系与所述基坐标系的第一转换关系，包括以下步骤：
10、确定工具坐标系绕所述基坐标系绕z轴的旋转角度a和平移量z；
11、确定工具坐标系绕所述基坐标系绕y轴的旋转角度b和平移量y；
12、确定工具坐标系绕所述基坐标系绕x轴的旋转角度c和平移量x；
13、根据所述平移量x、y、z和旋转角度a、b、c计算所述第一转换关系。
14、可选的，第一转换关系表达式为：其中表示第一转换关系，
15、可选的，在所述工具坐标系下，建立实际制孔位置处的理论法向矢量i0与实际法向矢量i1的第二转换关系，包括以下步骤：
16、在所述工具坐标系内构建实际制孔位置的理论切平面s0；
17、在所述工具坐标系内构建实际制孔位置的实际切平面s1；
18、建立所述理论切平面s0的理论法向矢量i0和所述实际切平面s1的实际法向矢量i1；
19、根据所述理论法向矢量i0与所述实际法向矢量i1的空间关系构建所述理论法向矢量i0与实际法向矢量i1的第二转换关系。
20、可选的，根据所述理论法向矢量i0与所述实际法向矢量i1的空间关系构建所述理论法向矢量i0与实际法向矢量i1的第二转换关系，包括以下步骤：
21、将所述工具坐标系投影到所述理论切平面s0内，获取投影坐标系；
22、将实际法向矢量i1投影到所述投影坐标系内，获取投影向量i1'；
23、获取所述实际法向矢量i1与所述理论法向矢量i0之间的第一夹角α；获取所述投影向量i1'在所述投影坐标系下的第二夹角θ；
24、根据所述第一夹角α与所述第二夹角θ构建所述理论法向矢量i0与实际法向矢量i1的第二转换关系。
25、可选的，第二转换关系表达式为x1＝sinαcosθ，y1＝sinαsinθ，z1＝cosα，其中x1、y1、z1为实际法向矢量i1在所述工具坐标系下的坐标。
26、可选的，结合自动制孔系统的法向调整角度离散处理所述实际法向矢量i1，获取所述理论法向矢量i0与各离散化实际法向矢量i1的第三转换关系，包括以下步骤：
27、设定第一离散参数m和第二离散参数j，结合自动制孔系统的法向调节角度γ对第一夹角α进行离散处理，获取第一离散夹角αj；
28、设定第三离散参数n和第四离散参数i，通过第二离散参数n对第二夹角θ进行离散处理，获取第二离散夹角θi；
29、用所述第一离散夹角αj替换所述第二转换关系中的第一夹角，用所述第二离散夹θi角替换所述第二转换关系中的第二夹角，构建第三转换关系。
30、可选的，第一离散夹角αj的表达式为第二离散夹角θi的表达式为其中j≤m，第一离散参数m和第二离散参数j均为正整数；i≤n，设定第三离散参数n和第四离散参数i均为正整数；所述第三转换关系的表达式为：
31、可选的，坐标表达式为；其中x3、y3、z3为离散法向矢量在所述基坐标系下的坐标。
32、可选的，根据所述坐标表达式进行法向调整模拟仿真，包括以下步骤：
33、获取待制孔点位在基坐标系下的位置坐标(x0,y0,z0)；
34、获取离散法向矢量在所述基坐标系下的法向坐标(x1,x2,x3)；
35、自动制孔的末端执行器运行位置坐标(x0,y0,z0)及法向坐标(x1,x2,x3)。
36、与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
37、本申请首先建立自动制孔系统的基坐标系和工具坐标系，并获取所述工具坐标系与所述基坐标系的第一转换关系；随后在工具坐标系下建立实际制孔位置的理论法向矢量i0与实际法向矢量i1的第二转换关系，再兑实际法向矢量i1进行离散化处理，并获取离散法向矢量与理论法向矢量i0之间的第三转换关系，最后根据第一转换关系和第三转换关系将离散法向矢量转换到基坐标系下，此时即可对离散法向矢量进行模拟，以确认调整过程中是否会发生干涉，提高调节的安全性。
38、在实际生产过程中，理论法向矢量i0的位置固定，而实际法向矢量i1的位置不固定，无论实际法向矢量i1如何变化，理论法向矢量i0与实际法向矢量i1之间均具有固定的空间位置关系，上述空间位置关系可以通过第二转换关系进行表述；同时由于自动制孔系统的法向调节角度有限，因此自动制孔系统的末端执行器的可调节范围实际是一个圆锥体的底面，上述圆锥体区域的角度为自动制孔系统的法向调节角度的两倍；
39、但是在上述圆锥体底面上有无数种可能，根本无法完成模拟，因此本申请将对完整的平面进行离散化处理，以从中选取若干点作为特征点进行模拟，进而降低模拟的难度，并最终通过仿真模拟确定制孔系统法向调节过程中是否会发生干涉，以提高调节的安全性；
40、其次，本申请的离散过程可以通过相应参数的调节控制获取的特征点的数量，特征点越多模拟的精度就越高，本领域技术人员可以根据自己本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自动制孔系统法向调整模拟仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种自动制孔系统法向调整模拟仿真方法，其特征在于，所述建立自动制孔系统的基坐标系和工具坐标系，并获取所述工具坐标系与所述基坐标系的第一转换关系，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种自动制孔系统法向调整模拟仿真方法，其特征在于，所述第一转换关系表达式为：其中表示第一转换关系，
4.根据权利要求1所述的一种自动制孔系统法向调整模拟仿真方法，其特征在于，所述在所述工具坐标系下，建立实际制孔位置处的理论法向矢量I0与实际法向矢量I1的第二转换关系，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种自动制孔系统法向调整模拟仿真方法，其特征在于，所述根据所述理论法向矢量I0与所述实际法向矢量I1的空间关系构建所述理论法向矢量I0与实际法向矢量I1的第二转换关系，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种自动制孔系统法向调整模拟仿真方法，其特征在于，所述第二转换关系表达式为x1＝sinαcosθ，y1＝sinαsinθ，z1＝cosα，其
7.根据权利要求3所述的一种自动制孔系统法向调整模拟仿真方法，其特征在于，所述结合自动制孔系统的法向调整角度离散处理所述实际法向矢量I1，获取所述理论法向矢量I0与各离散化实际法向矢量I1的第三转换关系，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种自动制孔系统法向调整模拟仿真方法，其特征在于，所述第一离散夹角αj的表达式为第二离散夹角θi的表达式为其中j≤m，第一离散参数m和第二离散参数j均为正整数；i≤n，设定第三离散参数n和第四离散参数i均为正整数；所述第三转换关系的表达式为：
9.根据权利要求8所述的一种自动制孔系统法向调整模拟仿真方法，其特征在于，所述坐标表达式为；其中x3、y3、z3为离散法向矢量在所述基坐标系下的坐标。
10.根据权利要求1所述的一种自动制孔系统法向调整模拟仿真方法，其特征在于，所述根据所述坐标表达式进行法向调整模拟仿真，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种自动制孔系统法向调整模拟仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种自动制孔系统法向调整模拟仿真方法，其特征在于，所述建立自动制孔系统的基坐标系和工具坐标系，并获取所述工具坐标系与所述基坐标系的第一转换关系，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种自动制孔系统法向调整模拟仿真方法，其特征在于，所述第一转换关系表达式为：其中表示第一转换关系，
4.根据权利要求1所述的一种自动制孔系统法向调整模拟仿真方法，其特征在于，所述在所述工具坐标系下，建立实际制孔位置处的理论法向矢量i0与实际法向矢量i1的第二转换关系，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种自动制孔系统法向调整模拟仿真方法，其特征在于，所述根据所述理论法向矢量i0与所述实际法向矢量i1的空间关系构建所述理论法向矢量i0与实际法向矢量i1的第二转换关系，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种自动制孔系统法向调整模拟仿真方法，其特征在于，所述第二转换关系表达式为x1＝sin...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘均，李庆，谯成，廖飞，何华兵，谢颖，杨建成，林海峰，冯志鹏，张洋，李波，易城，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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