【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
航天器艙段在地面上的自動(dòng)化裝配系統(tǒng)
本專利技術(shù)屬于大尺寸空間測(cè)量裝配
技術(shù)介紹
現(xiàn)代飛機(jī)、火箭及導(dǎo)彈的部件數(shù)量繁多、外形復(fù)雜、結(jié)構(gòu)輕薄易變形的特點(diǎn)使得其裝配成為了一項(xiàng)難度大、設(shè)計(jì)多領(lǐng)域的復(fù)雜工程。裝配工藝在很大程度上決定了飛機(jī)、火箭及導(dǎo)彈的最終質(zhì)量、制造成本和生產(chǎn)周期。目前,大部分航天器大型艙段的對(duì)接和分離為垂直狀態(tài)的吊裝方式,其安全與質(zhì)量主要依靠工藝人員的工程經(jīng)驗(yàn)和操作人員的個(gè)體技能水平,對(duì)接的穩(wěn)定性與精度均無(wú)法得到保證。大尺寸空間測(cè)量裝配技術(shù)在飛機(jī)、火箭及導(dǎo)彈的自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮了不可替代的重要作用。因此開(kāi)展大尺寸空間測(cè)量裝配技術(shù)的研究,對(duì)于提升航天器生產(chǎn)的技術(shù)水平,具有非常重大的意義和價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是為了解決目前航天器艙段在地面上裝配時(shí)穩(wěn)定性差和對(duì)接精度低的問(wèn)題,本專利技術(shù)提供一種航天器艙段在地面上的自動(dòng)化裝配系統(tǒng)。本專利技術(shù)的航天器艙段在地面上的自動(dòng)化裝配系統(tǒng),所述裝配系統(tǒng)包括總控系統(tǒng)、激光跟蹤儀和并聯(lián)機(jī)構(gòu);總控系統(tǒng),用于控制激光跟蹤儀,并根據(jù)激光跟蹤儀測(cè)量的位置信息,獲得艙段的固定段端面、移動(dòng)段端面和并聯(lián)機(jī)構(gòu)的位置,根據(jù)獲得的位置信息,解算得到固定段端面和移動(dòng)段端面的相對(duì)位置數(shù)據(jù),并根據(jù)所述相對(duì)位置數(shù)據(jù),控制并聯(lián)機(jī)構(gòu);激光跟蹤儀,用于利用T-Probe或靶球測(cè)量固定段端面、移動(dòng)段端面和并聯(lián)機(jī)構(gòu)的位置信息;并聯(lián)機(jī)構(gòu),用于根據(jù)總控系統(tǒng)的控制,控制艙段的移動(dòng)段運(yùn)動(dòng)。所述總控系統(tǒng),根據(jù)獲得的位置信息,控制并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括:根據(jù)獲得的位置信息,建立固定段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系O1-X1Y1Z1和移動(dòng)段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系O2-X2Y2Z2 ...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
航天器艙段在地面上的自動(dòng)化裝配系統(tǒng),其特征在于,所述裝配系統(tǒng)包括總控系統(tǒng)、激光跟蹤儀和并聯(lián)機(jī)構(gòu);總控系統(tǒng),用于控制激光跟蹤儀,并根據(jù)激光跟蹤儀測(cè)量的位置信息,獲得艙段的固定段端面、移動(dòng)段端面和并聯(lián)機(jī)構(gòu)的位置,根據(jù)獲得的位置信息,解算得到固定段端面和移動(dòng)段端面的相對(duì)位置數(shù)據(jù),并根據(jù)所述相對(duì)位置數(shù)據(jù),控制并聯(lián)機(jī)構(gòu);激光跟蹤儀,用于利用T?Probe或靶球測(cè)量固定段端面、移動(dòng)段端面和并聯(lián)機(jī)構(gòu)的位置信息;并聯(lián)機(jī)構(gòu),用于根據(jù)總控系統(tǒng)的控制,控制艙段的移動(dòng)段運(yùn)動(dòng)。
【技術(shù)特征摘要】
1.航天器艙段在地面上的自動(dòng)化裝配系統(tǒng)的裝配方法,所述裝配系統(tǒng)包括總控系統(tǒng)、激光跟蹤儀和并聯(lián)機(jī)構(gòu);總控系統(tǒng),用于控制激光跟蹤儀,并根據(jù)激光跟蹤儀測(cè)量的位置信息,獲得艙段的固定段端面、移動(dòng)段端面和并聯(lián)機(jī)構(gòu)的位置,根據(jù)獲得的位置信息,解算得到固定段端面和移動(dòng)段端面的相對(duì)位置數(shù)據(jù),并根據(jù)所述相對(duì)位置數(shù)據(jù),控制并聯(lián)機(jī)構(gòu);激光跟蹤儀,用于利用T-Probe或靶球測(cè)量固定段端面、移動(dòng)段端面和并聯(lián)機(jī)構(gòu)的位置信息;并聯(lián)機(jī)構(gòu),用于根據(jù)總控系統(tǒng)的控制,控制艙段的移動(dòng)段運(yùn)動(dòng);所述總控系統(tǒng),根據(jù)獲得的位置信息,控制并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括:根據(jù)獲得的位置信息,建立固定段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系O1-X1Y1Z1和移動(dòng)段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系O2-X2Y2Z2;根據(jù)獲得的位置信息,建立并聯(lián)機(jī)構(gòu)在三維轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系O3-X3Y3Z3;當(dāng)固定段端面與移動(dòng)段端面坐標(biāo)系原點(diǎn)的距離大于或等于(l+δ*l)mm時(shí),獲得固定段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系相對(duì)于移動(dòng)段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系在并聯(lián)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)換矩陣;當(dāng)固定段端面與移動(dòng)段端面坐標(biāo)系原點(diǎn)的距離小于(l+δ*l)mm時(shí),對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行誤差補(bǔ)償,獲得固定段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系相對(duì)于移動(dòng)段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系在并聯(lián)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)換矩陣;固定段端面上的銷釘?shù)拈L(zhǎng)度為lmm,0.1<δ<1;根據(jù)獲得轉(zhuǎn)換矩陣,求得并聯(lián)機(jī)構(gòu)需要轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和移動(dòng)的位移,利用坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換將獲得的角度和位移轉(zhuǎn)換到并聯(lián)機(jī)構(gòu)的六自由度數(shù)據(jù);根據(jù)六自由度數(shù)據(jù),控制并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到指定位置;其特征在于,所述當(dāng)固定段端面與移動(dòng)段端面接近時(shí),對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行誤差補(bǔ)償,獲得固定段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系相對(duì)于移動(dòng)段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系在并聯(lián)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)換矩陣包括:當(dāng)采用T-Probe時(shí),根據(jù)T-Probe測(cè)得滾轉(zhuǎn)角、偏航角和俯仰角,利用激光跟蹤儀默認(rèn)的轉(zhuǎn)換順序求出T-Probe坐標(biāo)系到激光跟蹤儀坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣RLeica:α為并聯(lián)機(jī)構(gòu)沿X軸的滾轉(zhuǎn)角,β為沿Y軸的偏航角,γ為沿Z軸的俯仰角;由移動(dòng)段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系到T-Probe坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣為RTM:RTM=(RLeica)-1·RLM;RLM為移動(dòng)段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系到激光跟蹤儀坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣,而T-Probe坐標(biāo)系相對(duì)于固定段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣RST:RLS為固定段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系到激光跟蹤儀坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣,因此可以求出并聯(lián)機(jī)構(gòu)移動(dòng)過(guò)程中移動(dòng)段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系相對(duì)于固定段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系的并聯(lián)機(jī)構(gòu)矩陣從而求得固定段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系相對(duì)于移動(dòng)段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系在并聯(lián)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)換矩陣Rt:RPM為移動(dòng)段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系相對(duì)于并聯(lián)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天器艙段在地面上的自動(dòng)化裝配系統(tǒng)的裝配方法,其特征在于,所述激光跟蹤儀,用于利用靶球測(cè)量固定段端面和移動(dòng)段端面的位置信息包括:靶球測(cè)量后輸出靶球中心的空間三自由度坐標(biāo);固定段端面與移動(dòng)段端面均為平面,在固定段端面和移動(dòng)段端面分別選取三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn),在選取的基準(zhǔn)點(diǎn)上各固定一個(gè)靶球;所述總控系統(tǒng),根據(jù)獲得的位置信息,建立固定段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系O1-X1Y1Z1和移動(dòng)段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系O2-X2Y2Z2包括:固定段端面三個(gè)靶球S1、S2和S3,取S1和S2連線的中點(diǎn)S左移dmm的點(diǎn)O1為坐標(biāo)原點(diǎn),以向量為Z1軸,向量為Y1軸,X1軸垂直于S1、S2和S3組成的平面,指向由右手定則確定,且過(guò)點(diǎn)O1,由此建立固定段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系O1-X1Y1Z1;d為端面到靶球球心的距離;移動(dòng)段端面三個(gè)靶球M1、M2和M3,取M1和M2連線的中點(diǎn)M右移dmm的點(diǎn)O2為坐標(biāo)原點(diǎn),以向量為Z2軸,向量為Y2軸,X2軸垂直于組成的平面,指向由右手定則確定,且過(guò)點(diǎn)O2,建立移動(dòng)段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系O2-X2Y2Z2。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的航天器艙段在地面上的自動(dòng)化裝配系統(tǒng)的裝配方法,其特征在于,所述總控系統(tǒng),根據(jù)獲得的位置信息,建立固定段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系O1-X1Y1Z1和移動(dòng)段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系O2-X2Y2Z2進(jìn)一步包括:激光跟蹤儀分別測(cè)量三個(gè)靶球點(diǎn)在激光跟蹤儀坐標(biāo)系下的坐標(biāo)分別為和且S1和S2連線的中點(diǎn)S在激光跟蹤儀坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為根據(jù)求得的三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)求出向量和向量獲得向量和向量的夾角余弦值從而求出S1、S2和S3在固定段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系下的坐標(biāo)S1其中,根據(jù)S1、S2和S3在固定段端面的標(biāo)定坐標(biāo)系下的坐標(biāo),獲得向量和利用叉乘公式求得向量將...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員:戴勇波,齊乃明,劉延芳,張強(qiáng),張丹丹,趙一鳴,馬明陽(yáng),
申請(qǐng)(專利權(quán))人:北京星航機(jī)電裝備有限公司,哈爾濱工業(yè)大學(xué),
類型:發(fā)明
國(guó)別省市:北京;11
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