CN109579804B

CN109579804B - 空间大尺寸部件几何参量定位方法

Info

Publication number: CN109579804B
Application number: CN201811336204.7A
Authority: CN
Inventors: 解岩; 王海英; 唐矗; 宋一罡; 闫美佳
Original assignee: Xian Aircraft Design and Research Institute of AVIC
Current assignee: Xian Aircraft Design and Research Institute of AVIC
Priority date: 2018-11-07
Filing date: 2018-11-07
Publication date: 2021-04-20
Anticipated expiration: 2038-11-07
Also published as: CN109579804A

Abstract

本发明提出了一种空间大尺寸部件几何参量测量定位方法，其中，该方法包括：选择平面度、直线度满足指定要求的基板作为测量的基准，将全站仪，水准仪等辅助测量设备组合，构建空间几何三角函数关系，利用逆向思维的策略，实现大尺寸部件的几何参量定位安装方法。克服了传统测量方法成本高、不易实施的缺陷，保证较高测量定位精度的同时，易于操作，提高工作效率，且该方法的可靠性可以被试验所验证。

Description

空间大尺寸部件几何参量定位方法

技术领域

本发明测量领域，涉及对大尺寸空间几何参量测量定位方法的改进。

背景技术

在飞机的研制过程中，用到大量的实验台架，其高度高达几十米，安装的部件位于几十米高的试验台架上，且悬空放置，且与台架的某一方位满足一定的空间几何关系，涉及长度、二面角等问题。该安装部件安装没有基准可参考，所以安装该部件时候，需设计基准面，利用全站仪、水准仪等辅助装置，对部件进行居中定位安装。现有的居中定位安装方法主要有。

方法一、使用划线的方法，该方法简单易实施，但是该方法的的缺陷在于，精度太低，误差非常大，且对于存在二面角的定位安装问题难以解决。

方法二：空间大尺寸居中定位方法多采用便携式激光跟踪仪完成，因空间实验台架错综复杂，会有挡光现象，且布置激光转站点困难，且便携式激光跟踪仪定位安装困难，稳定性差，测量的结果不准确。

发明内容

鉴于此，为了解决现有技术中的至少一种技术问题，本发明提供了一种空间大尺寸空间定位安装方法。

该方法可以包括以下步骤：

选取平面度、直线度满足指定要求的基板；

在基板上设置5个孔(TB1、TB2、TB3、TB4、TB5)，TB5为中心孔，TB 1、TB 5、TB 3形成的线段与TB 2、TB 5、TB 4形成的线段相互垂直且平分；

将基板固定水平框处，使中心线与指定的水平框的中线重合；

采用水准仪和高度尺对基板进行调平；

基于基板，找正全站仪的测量位；

全站仪基于找正的测量位置测量得到全站仪距基板前沿的水平直线距离d、和全站仪距基板前沿的垂直高度h2；

基于水平直线距离d、垂直高度h2，得到全站仪的与空间大尺寸部件的空间位置参数。

本发明实施例可以具有以下优点：

1.克服了传统测量方法成本高、不易实施的缺陷，保证较高测量定位精度的同时，易于操作，提高工作效率，且该方法的可靠性已被试验所验证。；

2.适宜现场复杂环境、空间大尺寸部件的现场安装；

3.具有通用性，不仅适用于大尺寸部件的安装，也适用于小部件的定位安装问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例的一种空间大尺寸空间定位安装方法的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示意性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域的技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体设置和方法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了结构、方法、器件的任何改进、替换和修改。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本发明造成不必要的模糊。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明实施例及实施例中的特征可以互相结合，各个实施例可以相互参考和引用。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参考图1，该方法首先是选取平面度、直线度满足指定要求的基板；在基板上设置5个孔(TB1、TB2、TB3、TB4、TB5)，TB5为中心孔，孔153形成的线段与孔254形成的线段相互垂直且平分；将基板固定水平框1处，使中心线与指定的水平框1的中线重合；采用水准仪和高度尺对基板进行调平；基于基板，找正全站仪3的测量位；

全站仪3基于找正的测量位置测量得到全站仪3距基板前沿的水平直线距离d、和全站仪3距基板前沿的垂直高度h2；基于水平直线距离d、垂直高度h2，得到全站仪3的与空间大尺寸部件2的空间位置参数。在水平框1指定的中点处，吊一根基线；基于基线，将全站仪反光镜置于TB2、TB4处，使得TB2与中心线的夹角与TB4与中心线的夹角相等。在空间大尺寸部件2与水平框1的斜长L和倾斜角α已知的前提下，基于L\α\d和h2，通过空间三角函数关系，可得全站仪3与空间大尺寸部件2的水平对称轴的右端点A所形成的射线与水平线的夹角β。将全站仪的俯仰角调至与β相等，此时全站仪光轴指向空间大尺寸部件的右端点A处，保持全站仪不左右偏摆；继续增大β角度，至左端点B点；根据右端点A和左端点B，得到空间大尺寸部件2的中轴线AB；将全站仪分别扫描空间大尺寸部件2的关于AB对称的对称点，使得对称点在俯仰角相等的情况下，水平方向的偏摆角度满足相等。

需要说明的是，上述流程操作可以进行不同程度的组合应用，为了简明，不再赘述各种组合的实现方式，本领域的技术人员可以按实际需要将上述的操作步骤的顺序进行灵活调整，或者将上述步骤进行灵活组合等操作。

较佳实施例：某飞机铁鸟试验台上使用输油导管的空间大尺寸部件，在二十多米的台架上的居中定位安装。

因实验台架高达几十米高，且环境温度、气流场不可控。空间大尺寸部件与实验台架的框之间，必须满足一定的空间关系，且实验台架上无基准，因此试验件的安装定位难于实施。

参照上图1，首先在水平框处安装基准板，构造局部标准，该基板加工的平面度，直线度满足一定精度。基板上加工ф8的孔五个，五个孔为定位基准孔，他们满足：TB1、TB3、TB5共线，TB2、TB4、TB5共线，且上述两条直线互相垂直。定义TB1、TB3、TB5连线的直线为中心线，其孔TB2、TB4距离中心孔TB5距离相等。

将基板固定水平框1处，指定水平框1的中线，使中心线与指定的水平框1中线重合。调平水准仪，将高度尺分别置于基板五个孔的位置，当高度尺在五个孔的位置高度相等时，即高度差为零时基板为水平状态。

全站仪的测量范围可达千米级，测量安装时保证测量范围内无遮挡即可，对距离没有特殊的要求。但测量时必须使得全站仪主光轴与TB1、TB3、TB5连线在同一条直线上。首先测量时，将全站仪调平，在水平框1指定的中点处吊一根基线，分别将全站仪反光镜置于TB1、TB3、TB5三处，使得基线、TB1、TB3、TB5在同一条直线上。同时，将全站仪反光镜置于TB2、TB4处，使得TB2与中心线的夹角与TB4与中心线的夹角相等。

如图1所示，利用全站仪测量的数据，通过计算可得d和h2的长度。空间大尺寸部件与水平框1斜长L和倾斜角α已知的前提下，通过空间三角函数关系可得：

通过计算得到β角度，将全站仪的俯仰角调至与β相等，此时全站仪光轴指向空间大尺寸部件的A点处，即为空间大尺寸部件的前端中线处，保持全站仪水平角不变，继续增大β角度，至B点。得到空间大尺寸部件的中轴线AB，此时空间大尺寸部件前端的中点与A点重合即可。

实现了空间大尺寸部件左右和前后位置的定位安装。将全站仪分别扫描空间大尺寸部件的关于AB对称的对称点，使得对称点在俯仰角相等的情况下，水平方向的偏摆角度满足相等，级消除了空间大尺寸部件的滚翻。

需要说明的是，上述实施例中所示的功能组件的实现方式可以为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种空间大尺寸部件几何参量测量定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

选取平面度、直线度满足指定要求的基板；

在基板上设置5个孔，第1个孔为TB1、第2个孔为TB2、第3个孔为TB3、第4个孔为TB4、第5个孔为TB5，TB5为中心孔，TB1、TB5、TB3形成的线段与TB2、TB5、TB4形成的线段相互垂直且平分；

将基板固定水平框(1)处，使中心线与指定的水平框(1)的中线重合；

采用水准仪和高度尺对基板进行调平；

基于基板，找正全站仪(3)的测量位；

全站仪(3)基于找正的测量位置测量得到全站仪(3)距基板前沿的水平直线距离d、和全站仪(3)距基板前沿的垂直高度h2；

基于水平直线距离d、垂直高度h2，得到全站仪(3)的与空间大尺寸部件(2)的空间位置参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用水准仪和高度尺对基板进行调平，包括：

当高度尺在五个孔的位置高度相等时基板调平。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于基板，找正全站仪(3)的测量位，包括：

在水平框(1)指定的中点处，吊一根基线；

将全站仪的主光轴与TB1、TB3、TB5连线在同一条直线上；

分别将全站仪反光镜置于TB1、TB3、TB5三处，使得基线、TB1、TB3、TB5在同一条直线上；

基于基线，将全站仪反光镜置于TB2、TB4处，使得TB2与中心线的夹角与TB4与中心线的夹角相等。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于水平直线距离d、垂直高度h2，得到全站仪(3)的与空间大尺寸部件(2)的空间位置参数，包括：

在空间大尺寸部件(2)与水平框(1)的斜长L和倾斜角α已知的前提下，

基于L\α\d和h2，通过空间三角函数关系，可得全站仪(3)与空间大尺寸部件(2)的水平对称轴的右端点A所形成的射线与水平线的夹角β。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，空间三角函数为：

其中，β为全站仪(3)与空间大尺寸部件(2)的水平对称轴的右端点A所形成的射线与水平线的夹角，空间大尺寸部件(2)与水平框(1)斜长L和倾斜角α，水平直线距离d、垂直高度h2。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

选取空间大尺寸部件的水平对称轴的左端点B和空间大尺寸部件(2)的水平对称轴的右端点A；

将全站仪的俯仰角调至与β相等，此时全站仪光轴指向空间大尺寸部件(2)的右端点A处，保持全站仪不左右偏摆；

继续增大β角度，至左端点B点；

根据右端点A和左端点B，得到空间大尺寸部件(2)的中轴线AB；

将全站仪分别扫描空间大尺寸部件(2)的关于AB对称的对称点，使得对称点在俯仰角相等的情况下，水平方向的偏摆角度满足相等。