CN105091742A - 采用增强参考点建立直升机夹具测量***坐标系的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于直升机装配夹具安装与测量技术，涉及一种采用增强参考点建立直升机夹具测量***坐标系的方法。安装夹具或产品在夹具上需要检测时，如果夹具的主结构件上的三个原始基准孔被局部或全部遮挡，可按需选取适当数量的可见增强参考点孔位来建立激光跟踪仪的坐标系，该坐标系为直升机坐标系，与原始坐标系等效的，这样激光跟踪仪在夹具周围任何位置放置都可以找到足够的符合要求的基准孔位，从而建出符合要求的准确的坐标系，实施对夹具上需要安装的零件位置的检测。

Description

采用增强参考点建立直升机夹具测量***坐标系的方法

技术领域：

本发明属于直升机装配夹具安装与测量技术，涉及一种采用增强参考点建立直升机夹具测量***坐标系的方法。

背景技术

当前直升机装配夹具基本是采用激光跟踪仪来安装各定位元件的，安装时先要采用基体框架上的基准孔来建立激光测量***原始坐标系，该坐标系需要与直升机坐标系相同的绝对坐标系。但由于夹具上零件较多，这些基准孔经常被零件遮挡，有时直升机产品正在夹具上装配期间需要复验工装的准确性时，夹具的基准孔一般都会被产品遮挡住。在这两种情况下从测量设备激光跟踪仪发出的光线射向原始基准孔建立测量坐标系时，光线经常被遮挡，因此无法正常建立激光跟踪仪的坐标系，从而影响夹具的安装和检测工作。

发明的内容

发明的目的

本发明设计一种采用增强参考点建立直升机夹具测量***坐标系的方法，可以可在基体框架上制出较多的增强参考点，在制造夹具时由操作者将与测量***配套的带肩衬套装配到基体框架上，使激光跟踪仪在任一方位测量都有一定数量的基准孔可视，并将这些基准的实测值标记在标牌上安装到相应基准孔附近，作为增强参考点，可以与原始坐标系的基准点等效使用，从而保证激光跟踪仪几乎在工装的所有区域都都能准确地建立坐标系，进行快速和准确的测量，进而完成对直升机夹具的装配工作。

发明的技术方案

采用增强参考点建立直升机夹具测量***坐标系，是从已有的原始坐标系转化的坐标系，该坐标系是为计算机辅助测量***生成的、为整个工装夹具建立的永久坐标系，它为计算机辅助测量***提供了大量精确的已经验证过的X、Y、Z坐标值，从而在工装的所有区域都能准确地建立坐标系，进行快速和准确的测量。

采用增强参考点建立直升机夹具测量***坐标系的方法，本方法包括以下步骤：

1)在制造直升机夹具期间，当占总重量50％-80％的夹具零件已经装在夹具框架上时，在夹具稳固的主结构件上钻铰若干衬套安装孔，并在孔内安装增强参考点衬套。

2)选择第1步中夹具主结构件的设计图纸中给定的三个原始基准孔，将其中心点的理论坐标值输入到激光跟踪仪测量***中，将激光跟踪仪的目标球座分别放置在夹具的主结构件上的三个原始基准孔内，测量***读取接收到的信号，与输入的三个原始基准孔的理论坐标值进行对比，建立出夹具的原始坐标系，该原始坐标系的坐标原点及X、Y、Z轴方向均已确定，该坐标系为直升机坐标系。

3)保持激光跟踪仪的位置不动，以第2步建出的原始坐标系为基准，将激光跟踪仪的目标球座，分别放到测量***发出的激光能到达的那部分增强参考点衬套中，读出各点的实测坐标值并记录到测量***中。

4)调整激光跟踪仪的摆放位置，使测量***发出的激光能到达剩余的增强参考点部位，并按第3步检测得到的实测坐标值坐标为基准重新建立测量坐标系，该坐标系与第2步建立的原始坐标系是等效的，从而测出剩余的增强参考点坐标。

5)如有必要，可重复第4步操作，直至所有需要的增强参考点都被检测到并赋予实测坐标值。

6)将上述测量得到的所有增强参考点及三个原始基准点的坐标实测值分别标记到坐标标牌上，将这些标牌分别固定在对应的孔位附近，至此，在夹具上各增强参考点都有了对应的实际坐标值。

发明的效果

安装夹具或产品在夹具上需要检测时，如果夹具的主结构件上的三个原始基准孔被局部或全部遮挡，可按需选取适当数量的可见增强参考点孔位来建立激光跟踪仪的坐标系，该坐标系为直升机坐标系，与原始坐标系等效的，这样激光跟踪仪在夹具周围任何位置放置都可以找到足够的符合要求的基准孔位，从而建出符合要求的准确的坐标系，实施对夹具上需要安装的零件位置的检测。

附图说明

图1示出的是激光跟踪仪建立坐标系示意图；

图2示出的是增强参考点衬套安装截面示意图；

图3示出的是增强参考点衬套示意图；

图4示出的是空间立体框架结构装配夹具示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施方式做进一步说明。

图1示出的1号件是直升机某夹具的框架，框架上表面为金属平板，工装设计员在夹具的主结构件上设计了三个原始基准孔OPT1、OPT2、OPT3，这三个原始基准孔一般分布得相对较远。三个原始基准孔的理论坐标值是由设计员在图纸中给定的，将三个原始基准孔OPT1、OPT2、OPT3中心点的理论坐标值输入到激光跟踪仪测量***中，将激光跟踪仪的目标球座4分别放置在夹具的三个原始基准孔内，测量***读取接收到的信号，与输入的基准孔理论值进行对比拟合，建立出夹具的原始坐标系，坐标原点及X、Y、Z轴方向均已确定，该坐标系为直升机坐标系。由于夹具的主结构件上加工后的三个原始基准孔间的实际距离与设计尺寸要有一些偏差，通过激光跟踪仪建坐标系后可以将这三个点的实际坐标值计算出来，在后续其它状态下建立坐标系时都是采用三个原始基准孔OPT1、OPT2、OPT3的实际坐标值进行的。

增强参考点的位置不在设计图纸中规定，而是夹具装配操作者在现场确定的，主要根据夹具上定位零件分布的位置情况而定，增强参考点安放位置要保证不论飞机产品是否在工装上都容易看到和检查到，尤其在工装框架上***周围应布置较多的增强参考点。在制造直升机夹具期间，当占总重量50％-80％的夹具零件已经装在夹具框架上时，在夹具的主结构件上1上钻制若干衬套安装孔1a，并在孔内安装增强参考点的衬套2，如图2所示。

增强参考点的衬套2结构如图3所示，包括2a和2b两部分。其中2a部分是外径为D1、内径为D3、高度为H1的衬套；2b部分是该衬套的台肩，外径为D2、高度为H2，内径与2a部分相同，也是H2。该衬套的尺寸D1、D3需要严格保证尺寸及公差，其内径尺寸D3必须与图2所示的激光跟踪仪的目标球座4的直径相匹配，其外径尺寸D1必须与平板1上的1a衬套安装孔形成过盈配合，以避免衬套松动或脱落。

采用增强参考点建立直升机夹具测量***坐标系的方法，必须先测出测量增强参考点的实际坐标值，并将所有基准的实测坐标值标记在相应孔位附近。图1示出的激光跟踪仪3a位于A位置时，激光跟踪仪发出的激光线束能够到达原始基准孔OPT1和OPT3，但射向原始基准孔OPT2时则被已初步装配到夹具框架上的定位零件5遮挡，从而无法建立原始测量坐标系。在这种情况下需要按实际情况调整激光跟踪仪的位置，当调整到图示B位置时，三个原始基准孔OPT1、OPT2和OPT3都能接受到激光跟踪仪3b发出的激光线束，从而建立出原始测量坐标系。原始测量坐标系建立后，即可将激光跟踪仪的目标球座4逐一放置在图1所示的增强参考点衬套2中，从而获得增强参考点ERP1、ERP2、ERP3…的实际位置坐标值。

由于已安装到夹具上的零件可能会遮挡一部分增强参考点，使激光跟踪仪在同一位置发出的激光因零件遮挡而无法到达所有的增强参考点，为保证以后能在任意位置都能方便地建立激光跟踪仪测量***坐标系，需要在夹具制造阶段将所有的增强参考点的实际坐标值都测出来。为此需要调整激光跟踪仪的摆放位置，使测量***发出的激光能到达刚才未测到的增强参考点部位。可以按已经测量出的OPT点或ERP点的实测坐标值为基准重新建立测量坐标系，该坐标系与原始坐标系是等效的，可以测出剩余的增强参考点实际坐标值。

在安装或检测夹具零件时，如图1中的定位件5，其上面有三个安装基准孔5a、5b、5c，孔位坐标值在图纸中已规定，按图纸要求加工出来的这三个基准孔孔位与该零件的定位部分有准确的尺寸关系。将激光跟踪仪的目标球座4逐一放置在基准孔5a、5b、5c中，通过调整定位件5的位置，使基准孔5a、5b、5c在测量***中显示的X、Y、Z坐标偏差值满足规定的要求后，即认为该件已调整到符合要求的位置，将该零件用定位销和螺栓等零件进行定位固定。具体实施时，如果激光跟踪仪位于图1所示A位置时，激光跟踪仪发出的激光线束虽然因零件遮挡不能到达原始基准孔OPT2而无法按OPT1、OPT2、OPT3建立原始坐标系，但由于夹具上有很多已知实际坐标值的增强参考点，我们可以选择激光跟踪仪在此位置发出光线能到达的多个增强参考点ERP建立等效的测量坐标系，从而完成对零件5的测量和安装。

上述平板式框架示例仅是采用增强参考点建立直升机夹具测量***坐标系的方法最基本的应用。实际的工装夹具多为空间立体框架结构，需要定位的零件数量繁多，采用激光跟踪仪建立夹具坐标系安装夹具，以及产品在夹具上需要进行工装测量时，激光跟踪仪发出的激光被零件遮挡的情况更容易发生，这种情况下该方法的优越性更加明显。图4所示的为一空间立体框架结构的直升机装配夹具，需要定位的零件数量多，仅用原始基准点建立坐标系，激光跟踪仪的可放位置受限，总有一部分零件被遮挡而无法安装。但在每个框架的梁上安装增强参考点并测出实际坐标后，激光跟踪仪的放置位置很容易确定，几乎不受限制，可以轻松解决复杂夹具的安装和检测问题。

Claims (1)

1.采用增强参考点建立直升机夹具测量***坐标系的方法，其特征是，本方法包括以下步骤：

1)在制造直升机夹具期间，当占总重量50％-80％的夹具零件已经装在夹具框架上时，在夹具稳固的主结构件上钻铰若干衬套安装孔，并在孔内安装增强参考点衬套；

2)选择第1步中夹具主结构件的设计图纸中给定的三个原始基准孔，将其中心点的理论坐标值输入到激光跟踪仪测量***中，将激光跟踪仪的目标球座分别放置在夹具的主结构件上的三个原始基准孔内，测量***读取接收到的信号，与输入的三个原始基准孔的理论坐标值进行对比，建立出夹具的原始坐标系，该原始坐标系的坐标原点及X、Y、Z轴方向均已确定，该坐标系为直升机坐标系；

3)保持激光跟踪仪的位置不动，以第2步建出的原始坐标系为基准，将激光跟踪仪的目标球座，分别放到测量***发出的激光能到达的那部分增强参考点衬套中，读出各点的实测坐标值并记录到测量***中；

4)调整激光跟踪仪的摆放位置，使测量***发出的激光能到达剩余的增强参考点部位，并按第3步检测得到的实测坐标值坐标为基准重新建立测量坐标系，该坐标系与第2步建立的原始坐标系是等效的，从而测出剩余的增强参考点坐标；

5)如有必要，可重复第4步操作，直至所有需要的增强参考点都被检测到并赋予实测坐标值；

6)将上述测量得到的所有增强参考点及三个原始基准点的坐标实测值分别标记到坐标标牌上，将这些标牌分别固定在对应的孔位附近，至此，在夹具上各增强参考点都有了对应的实际坐标值。