一种多叉耳结构部件位姿标定方法、应用及位姿标定系统技术方案

本发明专利技术涉及数字化装配技术领域，具体地说，涉及一种多叉耳结构部件位姿标定方法，先从多个叉耳中选取至少三个不完全共轴的叉耳作为标定对象，并通过测量设备获取各个叉耳两侧的端面点云数据、内孔圆柱面点云数据；然后，通过叉耳内孔轴线参数方程、叉耳结构两侧端面平面方程，获取多个标定对象的特征点；接着，通过平面拟合算法构建特征平面，以特征平面为参考，建立局部坐标系；再将局部坐标系、设计坐标系进行坐标系统一，从而标定该多叉耳结构部件的位置和姿态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字化装配，具体地说，涉及一种多叉耳结构部件位姿标定方法、应用及位姿标定系统。

技术介绍

1、以飞机机身机翼为代表的大间距多叉耳结构部件对合装配时，存在尺寸大、移动不便、姿态调整困难等问题。

2、最初的对合方式是人工装配。人工装配主要依赖于工人目视判断和检查来保证叉耳装配部件的装配间隙及叉耳结构的同轴度。人工装配过程中，间隙及同轴度很难一次装配合格，常常需要多次反复对合，因此，人工装配存在装配质量不稳定、装配效率低、质量风险高、人力资源占用多等缺陷。随着数字化测量技术的发展，数字化装配方法被广泛使用。数字化装配主要是利用激光测量设备对待对合的装配对象的典型特征进行测量并对待对合的装配对象的位姿进行标定，再通过数据处理及自动化对接装置实现装配对象的准确对接。相对于人工装配，数字化装配效率高、质量好、节约人力。

3、数字化装配过程中，采用的是对装配对象全轮廓、多站位、多次转站、多人协同操作测量、多次坐标拟合的标定方式。该标定方式存在操作效率低、误差累计大、人工计算量大、姿态评估准确度差等问题，影响了装配质量、装配效率的进一本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种多叉耳结构部件位姿标定方法，其特征在于，先从多个叉耳中选取至少三个不完全共轴的叉耳作为标定对象，并通过测量设备获取各个叉耳两侧的端面点云数据、内孔圆柱面点云数据；然后，通过叉耳内孔轴线参数方程、叉耳结构两侧端面平面方程，获取多个标定对象的特征点；接着，通过平面拟合算法构建特征平面，以特征平面为参考，建立局部坐标系；再将局部坐标系、设计坐标系进行坐标系统一，从而标定该多叉耳结构部件的位置和姿态。

2.根据权利要求1所述的一种多叉耳结构部件位姿标定方法，其特征在于，所述获取多个标定对象的特征点是指：通过测量设备扫描作为标定对象的叉耳两侧的端面以及内孔，并将同一个叉耳对应的...

【技术特征摘要】

1.一种多叉耳结构部件位姿标定方法，其特征在于，先从多个叉耳中选取至少三个不完全共轴的叉耳作为标定对象，并通过测量设备获取各个叉耳两侧的端面点云数据、内孔圆柱面点云数据；然后，通过叉耳内孔轴线参数方程、叉耳结构两侧端面平面方程，获取多个标定对象的特征点；接着，通过平面拟合算法构建特征平面，以特征平面为参考，建立局部坐标系；再将局部坐标系、设计坐标系进行坐标系统一，从而标定该多叉耳结构部件的位置和姿态。

2.根据权利要求1所述的一种多叉耳结构部件位姿标定方法，其特征在于，所述获取多个标定对象的特征点是指：通过测量设备扫描作为标定对象的叉耳两侧的端面以及内孔，并将同一个叉耳对应的叉耳左侧端面扫描点集dl、叉耳右侧端面扫描点集dr、叉耳内孔扫描点集k作为一组关联点集，通过叉耳内孔轴线参数方程、叉耳结构两侧端面平面方程，获取叉耳两侧端面截取叉耳内孔轴线所形成的特征线段，将特征线段的中点作为该叉耳的特征点；

3.根据权利要求2所述的一种多叉耳结构部件位姿标定方法，其特征在于，所述叉耳结构左侧端面平面方程的获取方法如下：

4.根据权利要求2所述的一种多叉耳结构部件位姿标定方法，其特征在于，所述特征线段的获取方法如下：通过叉耳结构左侧端面平面方程、叉耳结构右侧端面平面方程、叉耳内孔轴线参数方程联立，得到叉耳内孔轴线与叉耳两侧端面交点点集g，即g＝{gl,gr}，其中：gl为叉耳内孔轴线与叉耳结构左侧端面的交点；gr为叉耳内孔轴线与叉耳结构右侧端面的交点；连接gl、gr两个交点形成特征线段。

5.根据权利要求1所述的一种多叉耳结构部件位姿标定方法，其特征在于，所述建立局部坐标系是指：先在测量设备对应的点云坐标系中，获取所有作为标定对象的叉耳的特征点，并通过平面拟合算法构建特征平面；然后，从特征平面选取一个点作为坐标原点，并以特征平面作为xy平面，建立局部坐标系。

6.根据权利要求1所述的一种多叉耳结构部件位姿标定方法，其特征在于，所述建立局部坐标系是指：先在测量设备对应的点云坐标系中，获取所有作为标定对象的叉耳的特征点，并通过平面拟合算法构建特征平面；然后将所有作为标定对象的叉耳的特征点在特征平面上的投影依次直线连接形成一个封闭的多边形，通过面心求解方程获取该多边形的中心点，以该多边形的中心点作为局部坐标系的坐标原点；最后以该多边形中任意一条边的方向作为参考逐一设置x轴、y轴、z轴，建立局部坐标系。

7.根据权利要求1所述的一种多叉耳结构部件位姿标定方法，其特征在于，所述将局部坐标系、设计坐标系进行坐标系统一是指：以设计点集m＝{m1,m2,…,mn}为参考点，利用测量设备对设计点集m中的各点位进行实测，获取得到设计点位的实测点集ms＝{ms1,ms2,…,msn}，利用坐标系转换方程及高斯牛顿迭代算法对m、ms进行数据处理，得到两点集之间的位姿参数关系，实现坐标系统一。

8.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：查青杉，曹虎，谭清中，刘玉松，蒋昊，夏清鹰，李明明，戚栓栓，张春华，刘建平，陈传华，刘文强，李瑛琦，许伟华，
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：