【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及大型设备对接组装领域。更具体地说，本专利技术涉及一种用在航天设备组装情况下使用的大型设备发动机的装配方法及相配合的设备对接系统。
技术介绍
1、对于航天领域来说，其发动机燃烧室和管道的图纸都严格保密，不会提供给供应商，所以装配面的详细尺寸无法获取，现有技术中，实物对接装配包括两个步骤：燃烧室后开口和管道的对接装配、燃烧室前开口和执行机构的对接装配。
2、其中，在燃烧室的后开口和管道的对接装配中，由于其装配复杂性以及极高的精度要求，国内多数单位仍旧采用相对传统的人工操作完成。需要凭借工人的经验，借助工装移动和调整管道的姿态，这道工序有时需要耗费较长时间，还会出现反复对接装配。同时，由于设备的价格非常昂贵，如果表面在装配过程中出现损坏，后果不可估量，同时装配前对于装配面的测量数据依靠人工测量，手动录入，人为导致的误差较大，装配成产品后的数据无法准确计算。另外因为零部件体积大、质量重，整体移动和绕着产品轴线旋转都比较困难，更进一步地，因为产品装配后的密封问题，也导致了无法使用测量工具测量得到装配数据，这些对于产品的数字化生产而言是不利的，测量的燃烧室装配面超差数据不能用于对超差部位进行准确定位，导致产品的超差部位修补工作周期较长，效率很低，工作量很大。
3、为了解决上述人工操作存在的问题，当前国内仅有一至两家大型航天生产单位研究出了相对自动化的装配技术，但这些研究基本停留在辅助测量方式，多在于提升测量精度，丰富测量手段，如智能视觉测量等，研究的目的只是使用光学测量手段建立对接用的中心轴线，将原来人
4、同时这些技术只是在小范围进行了虚拟装配的研究，使用高精度测试设备自由臂测试系统，测量产品配合部位的实际数据，再采用国外的三维造型软件和逆向工程软件，通过建模和采集空间点三维坐标进行圆周拟合，从而计算出管道的装配面到燃烧室的拟合面的安装距离。经过产品测试，数据采集需要60分钟，数据分析需要5分钟，试装时间需要120分钟，总时间是185分钟，约3个小时。该方法虚拟装配使用的空间点的数据不够，不能如实反映出实物的装配面形状，所以虚拟装配的计算结果并不准确，也不能指导修正超差面，同样存在装配失败的风险。同时，自动化和信息化程度都比较低，无法解决完全依赖人工的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
2、为了实现本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种大型设备发动机的装配方法，包括：
3、s1、通过虚拟装配对能否成功装配进行判断，若判断结果为能成功装配则得到实物装配所需的中心轴线位置所对应的特征点坐标，若不能则得到存在干涉的区域和干涉深度；
4、s2、将s1中得到的特征点坐标输出到对接装配控制系统，用以建立实物对接坐标系，配合实物对接现场的对接装置完成大型设备发动机相关构件的实物对接装配；
5、其中，所述虚拟装配的流程包括：
6、s10、基于设置在实物对接现场的综合检测单元以获取对待接工件的装配面上特征点；
7、s11、虚拟装配终端接收综合检测单元回传的特征点，并在预处理后，基于三维虚拟装配软件进行虚拟装配计算，若其装配间隙为负值，则认为其具有可供装配的中心轴线位置，否则基于各个位姿的干涉指标，标注出干涉区间和干涉深度。
8、优选的是，在s11中，所述虚拟装配计算的流程包括：
9、s110、基于预处理得到的asc文件、特征点坐标文件，对点云上的法兰盘上的螺孔进行定位，以asc文件中金属台阶的中心轴线，建立坐标系；
10、s111、基于金属台阶的坐标系，得到非金属台阶的配合面；
11、s112、对配合面进行参数化切片，对各切片均采用极坐标化坐标系进行换算，以得到能够反映出全部配合面形状分布的轮廓面曲线；
12、s113、在预定的容差范围ⅰ内沿xoz平面，搜索确定在不同中心偏移量时，同一配合面装配间隙为负值的装配位姿ⅰ，而对于多个配合面的情形，需要根据金属-非金属、金属-金属的不同预定的容差范围ⅱ进行单独搜索，分别获取各配合面装配间隙为负值的装配位姿ⅱ。
13、优选的是，在s112中，对点云中每一点p以原点o为中心点，建立极坐标系，并通过下式获得每点的极径r和极角α：
14、rｉ＝|pio|
15、
16、上式中，i表示集合中的变量序号，pxi表示该点p(px,pz)在x轴的坐标，pxi表示该点p(px,pz)在z轴的坐标；
17、基于极角α对所有点从小到大排序，以获得沿逆时针分布的有序断面轮廓；
18、利用细分后的有序点云，对其进行二次极坐标化，以得到给定的孔/轴零件和指定的中心偏移量，进而生成图所示的r-theta曲线。
19、优选的是，在s113中，各位姿通过下式获取对应的干涉指标：
20、
21、上式中，(δx',δz′)表示在xoz坐标系中的中心偏移量，erj(δx,δz)表示在中心偏移量(δx,δz)的基础上获得的最大干涉距离erj，j表示三段阶梯轴的段数，取值范围是1～3。
22、优选的是，在s2中,所述实物对接装配流程包括：
23、s20、将待安装的管道安装在自动导向车agv的随行工装上，以通过agv将待安装的管道和随行工装搬运至装测站的六自由度平台上；
24、s21、通过对应的agv将燃烧室、弧形支撑架、直属件、执行机构及其随行工装搬运到装测站的指定位置；
25、s22、在燃烧室后开口和待安装的管道的特征点处放置靶球，通过激光跟踪仪记录点坐标，结合s1传输过来的特征点坐标，以确定后开口的静止对接坐标系和待安装的管道的运动坐标系，并将两个坐标系之间的6d偏差反馈到t-mac六维姿态测量仪上；
26、s23、六自由度平台及其滑台搬运待安装的管道，结合t-mac六维姿态测量仪的数值构成闭环运动系统，最终将待安装的管道对接到燃烧室的后开口内，在两个坐标系重合后进行装配；
27、s24、采用上述s22、s23的流程完成执行机构与燃烧室的前开口的装配，并在前开口的紧固螺栓、执行机构顶盖处的零部件安装后，进行气密性检测。
28、一种大型设备发动机装配方法相配合的设备对接系统，所述设备对接系统被配置为包括虚拟对接子系统和实物装配子系统，以及为各子系统提供装配数据或现场对接数据的数据采集单元，所述虚拟对接子系统、实物装配子系统、数据采集单元通过工业交换机网络连成一体；
29、其中，所述虚拟对接子系统包括综合检测单元和虚拟装配终端；
30、所述实物装配子系统包括：多个设置在车间层的激光跟踪仪、六自由度平台、装配机器人、直线导轨滑台、现场控制箱、现场防爆操作屏和/本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大型设备发动机的装配方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的大型设备发动机的装配方法，其特征在于，在S11中，所述虚拟装配计算的流程包括：
3.如权利要求2所述的大型设备发动机的装配方法，其特征在于，在S112中，对点云中每一点P以原点O为中心点，建立极坐标系，并通过下式获得每点的极径R和极角α：
4.如权利要求2所述的大型设备发动机的装配方法，其特征在于，在S113中，各位姿通过下式获取对应的干涉指标：
5.如权利要求1所述的大型设备发动机的装配方法，其特征在于，在S2中,所述实物对接装配流程包括：
6.一种如权利要求1-5任一项所述大型设备发动机装配方法相配合的设备对接系统，其特征在于，所述设备对接系统被配置为包括虚拟对接子系统和实物装配子系统，以及为各子系统提供装配数据或现场对接数据的数据采集单元，所述虚拟对接子系统、实物装配子系统、数据采集单元通过工业交换机网络连成一体；
7.如权利要求6所述的设备对接系统，其特征在于，所述工业交换机网络包括：
8.如权利要求6所述的设备对
9.如权利要求7所述的设备对接系统，其特征在于，所述三层千兆网管交换机Ⅰ通过对应的安全路由器与企业层的智能仓储系统、智能转运系统、上层管控系统，综合检测单元通信连接。
...【技术特征摘要】
1.一种大型设备发动机的装配方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的大型设备发动机的装配方法，其特征在于，在s11中，所述虚拟装配计算的流程包括：
3.如权利要求2所述的大型设备发动机的装配方法，其特征在于，在s112中，对点云中每一点p以原点o为中心点，建立极坐标系，并通过下式获得每点的极径r和极角α：
4.如权利要求2所述的大型设备发动机的装配方法，其特征在于，在s113中，各位姿通过下式获取对应的干涉指标：
5.如权利要求1所述的大型设备发动机的装配方法，其特征在于，在s2中,所述实物对接装配流程包括：
6.一种如权利要求1-5任一项所述大型设备发动机装...
【专利技术属性】
技术研发人员：王松，章财，谢文，
申请(专利权)人：四川中物技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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