CN109613519B - 基于多激光跟踪仪测量场的对合调姿方法 - Google Patents
基于多激光跟踪仪测量场的对合调姿方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109613519B CN109613519B CN201910027885.7A CN201910027885A CN109613519B CN 109613519 B CN109613519 B CN 109613519B CN 201910027885 A CN201910027885 A CN 201910027885A CN 109613519 B CN109613519 B CN 109613519B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- measurement
- target
- laser tracker
- workpiece tool
- coordinate system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 234
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 52
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 21
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 claims description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 claims description 2
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 2
- 238000013519 translation Methods 0.000 claims description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 9
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 5
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明提供了一种基于多激光跟踪仪测量场的对合调姿方法,其包括步骤:S1,建立理想装配体模型;S2,构建出多激光跟踪仪测量场;S3,采用光束平差法进行迭代计算,求出任意两台激光跟踪仪之间的齐次转换矩阵;S4,计算出各测量辅助点在全局坐标系下的坐标;S5,将目标工件工装装配于基准工件工装。测量辅助点的位置选择约束较少,更为灵活,避免了测量辅助点之间的相对位置发生漂移,提高了测量精度。转站计算采用基于全局优化思想的光束平差法,其可一次性完成多台激光跟踪仪之间的转站计算,提高了转站精度。同时采用激光跟踪仪的实测数据进行指导调姿,减小了目标测量点放置误差对目标测量点位置估计结果的影响,提高了测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及数字化测量技术领域,尤其涉及一种基于多激光跟踪仪测量场的对合调姿方法。
背景技术
由于大型飞机的机翼、机身等部件往往具有面积大、刚度小、易变形等特点以及大型飞机工作环境的特殊性,因而在大型飞机部件的装配过程中,需要借助多个数字化设备(如各种***、工业机器人等)进行辅助装配。
为了在装配过程中,保证各数字化设备、工装及部件之间准确的相对位置关系,因此需要建立统一的测量场,进而建立统一的装配坐标系(即全局坐标系)。
建立统一的测量场主要依赖大范围高精度的测量设备(如激光跟踪仪、iGPS、工业相机等)。其中,由于激光跟踪仪具有精度高、可移动、工作范围广等特点,其是航空装配任务中常用的测量仪器。
目前,建立统一的测量场的方式为:在工作空间内,在稳定不动的位置(如地面或固定工装等)安装多个测量辅助点(Enhanced Reference System,缩写为ERS,也称为增强参考***)和多台激光跟踪仪,每台激光跟踪仪测量多个测量辅助点位置,而待装配部件的装配坐标系由这些空间位置已知的测量辅助点确定。此时,测量辅助点在装配坐标系下的坐标值可认为是固定不变的,但是由于测量辅助点的实际位置会因温度、重力等因素发生变化,从而会导致装配坐标系中的坐标轴方向和单位长度会随时间变化,进而造成构建的测量场中会存在较大的测量误差,对大型部件的装配质量造成影响。
装配坐标系确定后,在进行转站过程中,通常采用SVD算法或Best-fit算法,其每次仅能确定两台激光跟踪仪的测量坐标系之间的相对位置姿态关系,而距离较远的仪器之间要经过多次转站才能确定彼此之间的相对关系、再将数据统一到装配坐标系下,由此易造成较大的转站累计误差。
在目标工件工装(设置有目标测量点)与基准工件工装(设置有基准测量点)的对合装配过程中,需要先测量目标测量点和基准测量点的实测位置,然后将测量数据分别与其理想模型中的理论位置做加权平均,再分别拟合出目标工件工装和基准工件工装的位姿,并以该位姿数据驱动调姿。但是,由于参与拟合的测量数据会由于安装误差和测量误差存在较大的不确定度,易导致拟合出的目标工件工装和基准工件工装的位姿不准,进而影响装配质量。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题,本发明的一个目的在于提供一种基于多激光跟踪仪测量场的对合调姿方法,其测量辅助点的位置选择约束较少,更为灵活,避免了测量辅助点之间的相对位置因温度、重力等原因发生漂移的问题,提高了多激光跟踪仪测量场的测量精度。
本发明的另一个目的在于提供一种基于多激光跟踪仪测量场的对合调姿方法,转站计算采用基于全局优化思想的光束平差法,可一次性完成多台激光跟踪仪之间的转站计算,从而避免了每次只确定两台激光跟踪仪之间的位姿造成的误差积累问题,提高了基于多激光跟踪仪测量场的测量精度。
本发明的再一个目的在于提供一种基于多激光跟踪仪测量场的对合调姿方法,其采用激光跟踪仪的实测数据指导调姿,避免了对目标工件工装上的目标测量点的测量数据与其在理想数模中的位置分别进行融合、估计目标测量点位置的过程,减小了目标测量点放置误差对目标测量点位置估计结果的影响,提高了测量精度。
为了实现上述目的,本发明提供了一种基于多激光跟踪仪测量场的对合调姿方法,其包括步骤S1-S5。
S1,在三维软件中分别建立基准工件工装和目标工件工装的三维模型并完成装配,以获得理想装配体模型。
S2,在实际工作空间内,设置多台激光跟踪仪和多个测量辅助点,以构建出多激光跟踪仪测量场,其中每台激光跟踪仪具有测量坐标系并至少测量三个测量辅助点的空间位置、各测量辅助点至少被两台激光跟踪仪测量,且将其中一台激光跟踪仪的测量坐标系定义为全局坐标系。
S3,基于不同激光跟踪仪对同一测量辅助点的测量结果、采用光束平差法进行迭代计算,求出任意两台激光跟踪仪之间的齐次转换矩阵以及各测量辅助点在全局坐标系下的坐标。
S4,基于各测量辅助点在参与测量的激光跟踪仪下的测量结果以及参与测量的激光跟踪仪与对应的激光跟踪仪之间的齐次转换矩阵,计算出各测量辅助点在全局坐标系下的坐标。
S5,在所述多激光跟踪仪测量场中,将目标工件工装装配于基准工件工装,所述基准工件工装上布置有多个基准测量点、所述目标工件工装布置有多个目标测量点,且S5包括步骤:
S51,固定基准工件工装、将目标工件工装与基准工件工装相对设置,且目标工件工装连接有自动化对接设备;
S52,基准测量点在在数量上为g、目标测量点在数量上为h,从三维软件中的理想装配体模型上获取基准工件工装上的所述多个基准测量点的理论位置以及目标工件工装上的所述多个目标测量点的理论位置其中,i表示所述多个基准测量点的编号,j表示所述多个目标测量点的编号;
S54,根据基准工件工装上的所述多个基准测量点在全局坐标系下的实测位置建立基准工件工装的基准工装坐标系、以及根据目标工件工装上的所述多个目标测量点在全局坐标系下的实测位置建立目标工件工装的目标工装坐标系;
S56,求出三维软件中的理想装配体模型到实际的基准工件工装之间的齐次变换矩阵T0且T0=(T1)-1;
S59,在实际工作空间内,自动化对接设备驱动目标工件工装完成齐次变换矩阵T3所定义的空间刚体运动,以将目标工件工装装配于基准工件工装。
本发明的有益效果如下:
测量辅助点的作用不再是构成全局坐标系的基准、而是帮助多台激光跟踪仪确定相互之间的位姿关系,因而测量辅助点的位置选择约束较少,更为灵活,避免了测量辅助点之间的相对位置因温度、重力等原因发生漂移的问题,提高了基于多激光跟踪仪测量场的测量精度,避免了复杂的补偿算法。并且,由于转站计算采用基于全局优化思想的光束平差法,其可一次性完成多台激光跟踪仪之间的转站计算,从而避免了每次只确定两台激光跟踪仪之间的位姿造成的误差积累问题,提高了多激光跟踪仪测量场中的转站精度。同时本发明采用激光跟踪仪的实测数据进行指导调姿,避免了对目标工件工装上的目标测量点的测量数据与其在理想数模中的位置分别进行融合、估计目标测量点位置的过程,减小了目标测量点放置误差对目标测量点位置估计结果的影响,从而提高了测量精度。
附图说明
图1是在本发明的基于多激光跟踪仪测量场的对合调姿方法中建立的多激光跟踪仪测量场的示意图。
图2是在三维软件中建立的基准工件工装1与目标工件工装2装配后的理想装配体模型图。
图3是图2的主视图。
图4是在基准工件工装1与目标工件工装2装配前,基准测量点与目标测量点的分布示意图。
其中,附图标记说明如下:
1基准工件工装 21目标测量点
11基准测量点 M激光跟踪仪
2目标工件工装 P测量辅助点
具体实施方式
下面参照附图来详细说明根据本发明的基于多激光跟踪仪测量场的对合调姿方法。
参照图1至图4,本发明的基于多激光跟踪仪测量场的对合调姿方法包括步骤S1、S2、S3、S4以及S5。
S1,在三维软件中分别建立基准工件工装1和目标工件工装2的三维模型并完成装配,由此获得理想装配体模型(如图2所示)。
S2,在装配现场的实际工作空间内,设置多台激光跟踪仪M和多个测量辅助点P,以构建出多激光跟踪仪测量场(如图1所示)。其中,每台激光跟踪仪M具有自身的测量坐标系(即局部坐标系)并至少测量三个测量辅助点P的空间位置、各测量辅助点P至少被两台激光跟踪仪M测量,由此使得所述多台激光跟踪仪M与多个测量辅助点P之间形成一种网状的图连接关系。并且,可将其中一台激光跟踪仪M的测量坐标系定义为全局坐标系且用O-XYZ表示,而其它台的激光跟踪仪M的测量坐标系用O'-X'Y'Z'表示。
S3,基于不同激光跟踪仪M对同一测量辅助点P的测量结果、采用光束平差法进行迭代计算,求出任意两台激光跟踪仪M之间的齐次转换矩阵(即任意两台激光跟踪仪M之间的齐次转换矩阵的求解过程即为转站计算过程)。
这里,基于步骤S2和S3可知,测量辅助点P的作用不再是构成全局坐标系的基准(即全局坐标系未与测量辅助点P绑定)、而是帮助多台激光跟踪仪M确定相互之间的位姿关系,因而测量辅助点P的布置位置无需保证长时间不发生变化(即无需固定在地面或工作平台上的特殊位置),只需保证尽可能同时被较多的激光跟踪仪M可见、在建立多激光跟踪仪测量场阶段保持不动即可。因此,测量辅助点P的位置选择约束较少,更为灵活,避免了测量辅助点P之间的相对位置因温度、重力等原因发生漂移的问题,提高了基于多激光跟踪仪测量场的测量精度,避免了复杂的补偿算法。
并且,在步骤S3中,由于转站计算采用基于全局优化思想的光束平差法,其可一次性完成多台激光跟踪仪M之间的转站计算,从而避免了每次只确定两台激光跟踪仪M之间的位姿造成的误差积累问题,提高了多激光跟踪仪测量场中的转站精度。
此外,相比于传统测量场的构建方式,本发明构建出的多激光跟踪仪测量场扩展了工作范围,提高了精度和工作的灵活性,能够为相关应用场景下的测量任务提供一套***的构建和工作方法。
测量辅助点P在数量上为a、激光跟踪仪M在数量上为b,在步骤S3中,可包括步骤S31、S32、S33、S34、S35、S36以及S37。
S31,将b台激光跟踪仪M和a个测量辅助点P分别进行编号,则第f(f=1,2…a)个测量辅助点P至少被第m(m=1,2…b)台激光跟踪仪M和第n(n=1,2…b,n≠m)台激光跟踪仪M测量。
S32,将第f个测量辅助点P在第m台激光跟踪仪M和第n台激光跟踪仪M测量下的实际测量结果Pfm=(xfm,yfm,zfm)、Pfn=(xfn,yfn,zfn)分别转化成球坐标P'fm=(rfm,αfm,βfm)、P'fn=(rfn,αfn,βfn)。
S34,设第m台激光跟踪仪M与第n台激光跟踪仪M之间的齐次转换矩阵为Tm n,且所述齐次转换矩阵Tm n包括转站参数Rmn和tmn,其中Rmn为3×3的矩阵且表示第m台激光跟踪仪M的测量坐标系与第n台激光跟踪仪M的测量坐标系之间的旋转量、tmn为3×1的矩阵且表示第m台激光跟踪仪M的测量坐标系与第n台激光跟踪仪M的测量坐标系之间的平移量,则所有激光跟踪仪M相互之间的齐次转换矩阵为{Tm n}={T1 2,T1 3…T2 3,T2 4…T3 4…},且{Tm n}对应的转站参数{Rmn}={R12,R13…R23,R24…R34…}、{tmn}={t12,t13…t23,t24…t34…}。
S36,基于马氏距离,构建出所有测量辅助点P重投影误差向量E(即待优化目标),且E的表达式为:
S37,采用光束平差法,给定Rmn和tmn初始值、再不断调整Rmn和tmn的大小,直至E取得最小值,停止迭代,此时E的最小值对应的转站参数为所求的{Rmn}和{tmn}。
S4,基于各测量辅助点P在参与测量的激光跟踪仪M下的测量结果以及所述参与测量的激光跟踪仪M与对应的激光跟踪仪M之间的齐次转换矩阵,计算出各测量辅助点P在全局坐标系下的坐标。具体地,对于各测量辅助点P来说:
当全局坐标系为参与测量该测量辅助点P的激光跟踪仪M的测量坐标系时,该测量辅助点P在全局坐标系下的坐标为:定义为全局坐标系的激光跟踪仪M的测量结果;
当全局坐标系为未参与测量该测量辅助点P的激光跟踪仪M的测量坐标系时,该测量辅助点P在全局坐标系下的坐标为:参与测量的激光跟踪仪M的测量结果直接乘以所述参与测量的激光跟踪仪与定义为全局坐标系的激光跟踪仪M之间的齐次转换矩阵(即一次转站到全局坐标系下);或者,参与测量的激光跟踪仪M的测量结果先乘以所述参与测量的激光跟踪仪M与另一激光跟踪仪M之间的齐次转换矩阵、再乘以所述另一激光跟踪仪M与定义为全局坐标系的激光跟踪仪M之间的齐次转换矩阵(即二次转站到全局坐标系下)。
当然,在某些情况下,参与测量的激光跟踪仪M的测量结果也可通过两次以上转站到全局坐标系下。
S5,在所述多激光跟踪仪测量场中,将目标工件工装2装配于基准工件工装1,所述基准工件工装1上布置有多个基准测量点11、所述目标工件工装2布置有多个目标测量点21(如图4所示),且S5包括步骤S51-S59。
S51,固定基准工件工装1、将目标工件工装2与基准工件工装1相对设置,且目标工件工装2连接有自动化对接设备(未示出)。
S52,基准测量点11在数量上为g、目标测量点21在数量上为h,从三维软件中的理想装配体模型上获取基准工件工装1上的所述多个基准测量点11的理论位置以及目标工件工装2上的所述多个目标测量点21的理论位置其中,i表示所述多个基准测量点11的编号,j表示所述多个目标测量点21的编号。
S53,通过所述多台激光跟踪仪M以及所述多台激光跟踪仪M相互之间的齐次转换矩阵{Tm n},得到基准工件工装1上的所述多个基准测量点11在全局坐标系下的实测位置目标工件工装2上的所述多个目标测量点21在全局坐标系下的实测位置
S54,根据基准工件工装1上的所述多个基准测量点11在全局坐标系下的实测位置建立基准工件工装1的基准工装坐标系、以及根据目标工件工装2上的所述多个目标测量点21在全局坐标系下的实测位置建立目标工件工装2的目标工装坐标系。
在装配过程中,基准工装坐标系与目标工装坐标系之间的相对位姿用于表征基准工件工装1与目标工件工装2之间的相对位置。这里,由于基准工装坐标系是通过目标测量点21的实测数据进行建立的、而不是仅通过目标测量点21本身(目标工装坐标系的建立亦是类似),从而避免了基准工件工装1和目标工件工装2因受重力发生形变而造成的坐标系偏移误差,由此保证了基准工件工装1与目标工件工装2之间的相对位置的准确性。
S56,求出三维软件中的理想装配体模型到实际的基准工件工装1之间的齐次变换矩阵T0且T0=(T1)-1。
S59,在实际工作空间内,自动化对接设备驱动目标工件工装2完成齐次变换矩阵T3所定义的空间刚体运动,以将目标工件工装2装配于基准工件工装1。换句话说,在装配过程中,目标工件工装2的目标工装坐标系按照T3所定义的空间刚体运动进行运动。
基于步骤S5可知,本发明的基于多激光跟踪仪测量场的对合调姿方法,采用多激光跟踪仪测量场中的激光跟踪仪M的实测数据进行指导调姿,避免了对目标工件工装2上的目标测量点21的测量数据与其在理想数模中的位置分别进行融合、估计目标测量点21位置的过程,减小了目标测量点21放置误差对目标测量点21位置估计结果的影响,从而提高了测量精度。
具体地,在步骤S59中,可包括步骤:S591,在三维软件中,通过基准工件工装1上的所述多个基准测量点11在全局坐标系下的实测位置建立基准工件工装1的预装配模型、通过目标工件工装2上的所述多个目标测量点21在全局坐标系下的实测位置建立目标工件工装2的预装配模型,并通过齐次变换矩阵T3所定义的空间刚体运动完成虚拟预装配,以获得虚拟预装配模型;S592,通过比对虚拟预装配模型与步骤S1中建立的理想装配模型,在目标工件工装2的预装配模型上找出干涉区域点{Dj};S593,求出理想装配体模型到实际的目标工件工装2之间的齐次变换矩阵T4且T4=(T2)-1,则干涉区域点{Dj}在实际的目标工件工装2上的干涉区域位置为S594,对实际的目标工件工装2上的干涉区域进行加工,以防止在实际装配过程中产生碰撞或间隙;S595,自动化对接设备驱动目标工件工装2完成齐次变换矩阵T3所定义的空间刚体运动,以将目标工件工装2装配于基准工件工装1。
需要说明的是,如果目标工件工装2的加工精度符合装配要求,也可省去步骤S591-S594,直接执行S595即可。
目标工件工装2的实测位置与理想实测位置之间的精度为ε,为了提高目标工件工装2与基准工件工装1之间的装配精度,所述基于多激光跟踪仪M测量场的对合调姿方法还可包括步骤:
S7,ER>ε时,重复步骤S5-S6,直至ER<ε,完成装配(即目标工件工装2已装配到理想位置);
S8,ER<ε时,完成装配(即目标工件工装2已装配到理想位置)。
在步骤S55中,具体包括如下步骤:
S553,联立所述多组数据构成的所有方程组,求出T1中的各参数。
类似地,在步骤S57中,包括如下步骤:
S573,联立所述多组数据构成的所有方程组,求出T2中的各参数。
在一实施例中,本发明的基于多激光跟踪仪测量场的对合调姿方法应用于大型飞机机翼卧式装配中,其中机翼翼盒骨架作为基准工件工装1、上蒙皮及其保形工装作为目标工件工装2、目标工件工装2连接的自动化对接设备为4个三坐标数控调姿定位装置所组成的并联调姿机构。
在上蒙皮及其保形工装装配于机翼翼盒骨架之前,首先在机翼翼盒骨架上布置基准测量点(优选地,布置在机翼翼肋和翼梁上的预连接孔处)、在上蒙皮及其保形工装上安装目标测量点(优选地,目标测量点应布置在上蒙皮及其保形工装上的刚性较好、靠近外侧、易被较多台激光跟踪仪M测量到的位置);然后采用多激光跟踪仪测量场中的多台激光跟踪仪测量M测量基准测量点和目标测量点在全局坐标系下的实测位置;之后通过上述方法得到的目标工件工装2从当前的实测位置到理论位置之间的齐次变换矩阵T3。
在具体装配过程中,机翼翼盒骨架保持固定不动,上蒙皮及其保形工装在4个三坐标数控调姿定位装置所组成的并联调姿机构的带动下,按照T3所定义的空间刚体运动进行运动,从而能够将上蒙皮及其保形工装精确的对合到机翼翼盒骨架上,由此使得上蒙皮及其保形工装与机翼翼盒骨架对齐并贴合。
Claims (8)
1.一种基于多激光跟踪仪测量场的对合调姿方法,包括步骤:
S1,在三维软件中分别建立基准工件工装(1)和目标工件工装(2)的三维模型并完成装配,以获得理想装配体模型;
S2,在实际工作空间内,设置多台激光跟踪仪(M)和多个测量辅助点(P),以构建出多激光跟踪仪测量场,其中每台激光跟踪仪(M)具有测量坐标系并至少测量三个测量辅助点(P)的空间位置、各测量辅助点(P)至少被两台激光跟踪仪(M)测量,且将其中一台激光跟踪仪(M)的测量坐标系定义为全局坐标系;
S3,基于不同激光跟踪仪(M)对同一测量辅助点(P)的测量结果、采用光束平差法进行迭代计算,求出任意两台激光跟踪仪(M)之间的齐次转换矩阵;
S4,基于各测量辅助点(P)在参与测量的激光跟踪仪(M)下的测量结果以及参与测量的激光跟踪仪(M)与对应的激光跟踪仪(M)之间的齐次转换矩阵,计算出各测量辅助点(P)在全局坐标系下的坐标;
S5,在所述多激光跟踪仪测量场中,将目标工件工装(2)装配于基准工件工装(1),所述基准工件工装(1)上布置有多个基准测量点(11)、所述目标工件工装(2)布置有多个目标测量点(21),且S5包括步骤:
S51,固定基准工件工装(1)、将目标工件工装(2)与基准工件工装(1)相对设置,且目标工件工装(2)连接有自动化对接设备;
S52,基准测量点(11)在在数量上为g、目标测量点(21)在数量上为h,从三维软件中的理想装配体模型上获取基准工件工装(1)上的所述多个基准测量点(11)的理论位置{Pi M}={P1 M,P2 M,P3 M...}(i=1,2,3...g)、以及目标工件工装(2)上的所述多个目标测量点(21)的理论位置其中,i表示所述多个基准测量点(11)的编号,j表示所述多个目标测量点(21)的编号;
S53,通过所述多台激光跟踪仪(M)以及所述多台激光跟踪仪(M)相互之间的齐次转换矩阵{Tm n},得到基准工件工装(1)上的所述多个基准测量点(11)在全局坐标系下的实测位置目标工件工装(2)上的所述多个目标测量点(21)在全局坐标系下的实测位置
S54,根据基准工件工装(1)上的所述多个基准测量点(11)在全局坐标系下的实测位置{Pi I}={P1 I,P2 I,P3 I...}建立基准工件工装(1)的基准工装坐标系、以及根据目标工件工装(2)上的所述多个目标测量点(21)在全局坐标系下的实测位置建立目标工件工装(2)的目标工装坐标系;
S55,通过所述多个基准测量点(11)的实测位置{Pi I}={P1 I,P2 I,P3 I...}和理论位置{Pi M}={P1 M,P2 M,P3 M...},求出实际的基准工件工装(1)到三维软件中的理想装配体模型之间的齐次变换矩阵T1且
S56,求出三维软件中的理想装配体模型到实际的基准工件工装(1)之间的齐次变换矩阵T0且T0=(T1)-1;
S58,计算出目标工件工装(2)从当前的实测位置到理想位置之间的齐次变换矩阵T3且T3=T0·T2=(T1)-1·T2,并计算出目标工件工装(2)的所述多个目标测量点(21)在理想装配状态下的理想位置
S59,在实际工作空间内,自动化对接设备驱动目标工件工装(2)完成齐次变换矩阵T3所定义的空间刚体运动,以将目标工件工装(2)装配于基准工件工装(1)。
2.根据权利要求1所述的基于多激光跟踪仪测量场的对合调姿方法,其特征在于,测量辅助点(P)在数量上为a、激光跟踪仪(M)在数量上为b,在步骤S3中,包括步骤:
S31,将b台激光跟踪仪(M)和a个测量辅助点(P)分别进行编号,则第f(f=1,2…a)个测量辅助点(P)至少被第m(m=1,2…b)台激光跟踪仪(M)和第n(n=1,2…b,n≠m)台激光跟踪仪(M)测量;
S32,将第f个测量辅助点(P)在第m台激光跟踪仪(M)和第n台激光跟踪仪(M)测量下的实际测量结果Pfm=(xfm,yfm,zfm)、Pfn=(xfn,yfn,zfn)分别转化成球坐标P'fm=(rfm,αfm,βfm)、P'fn=(rfn,αfn,βfn);
S34,设第m台激光跟踪仪(M)与第n台激光跟踪仪(M)之间的齐次转换矩阵为Tm n,且所述齐次转换矩阵Tm n包括转站参数Rmn和tmn,其中Rmn为3×3的矩阵且表示第m台激光跟踪仪(M)的测量坐标系与第n台激光跟踪仪(M)的测量坐标系之间的旋转量、tmn为3×1的矩阵且表示第m台激光跟踪仪(M)的测量坐标系与第n台激光跟踪仪(M)的测量坐标系之间的平移量,则所有激光跟踪仪(M)相互之间的齐次转换矩阵为{Tm n}={T1 2,T1 3…T2 3,T2 4…T3 4…},且所有齐次转换矩阵{Tm n}对应的转站参数{Rmn}={R12,R13…R23,R24…R34…}、{tmn}={t12,t13…t23,t24…t34…};
S36,基于马氏距离,构建出所有测量辅助点(P)重投影误差向量E,即:
其中,公式E中的W为上述的权重矩阵W;
S37,采用光束平差法,先给定Rmn和tmn初始值、再不断调整Rmn和tmn的大小,直至E取得最小值,停止迭代,此时E的最小值对应的转站参数即为所求的{Rmn}和{tmn}。
3.根据权利要求1所述的基于多激光跟踪仪测量场的对合调姿方法,其特征在于,在步骤S59中,包括步骤:
S591,在三维软件中,通过基准工件工装(1)上的所述多个基准测量点(11)在全局坐标系下的实测位置{Pi I}={P1 I,P2 I,P3 I...}(i=1,2,3...g)建立基准工件工装(1)的预装配模型、通过目标工件工装(2)上的所述多个目标测量点(21)在全局坐标系下的实测位置建立目标工件工装(2)的预装配模型,并通过齐次变换矩阵T3所定义的空间刚体运动完成虚拟预装配以完成虚拟预装配模型;
S592,通过比对虚拟预装配模型与步骤S1中建立的理想装配模型,在目标工件工装(2)的预装配模型上找出干涉区域点{Dj};
S594,对实际的目标工件工装(2)上的干涉区域进行加工;
S595,自动化对接设备驱动目标工件工装(2)完成齐次变换矩阵T3所定义的空间刚体运动,以将目标工件工装(2)装配于基准工件工装(1)。
7.根据权利要求1所述的基于多激光跟踪仪测量场的对合调姿方法,其特征在于,在步骤S4中,对于各测量辅助点(P)来说:
当全局坐标系为参与测量该测量辅助点(P)的激光跟踪仪(M)的测量坐标系时,该测量辅助点(P)在全局坐标系下的坐标为:定义为全局坐标系的激光跟踪仪(M)的测量结果;
当全局坐标系为未参与测量该测量辅助点(P)的激光跟踪仪(M)的测量坐标系时,该测量辅助点(P)在全局坐标系下的坐标为:
参与测量的激光跟踪仪(M)的测量结果直接乘以所述参与测量的激光跟踪仪(M)与定义为全局坐标系的激光跟踪仪(M)之间的齐次转换矩阵;或者
参与测量的激光跟踪仪(M)的测量结果先乘以所述参与测量的激光跟踪仪(M)与另一激光跟踪仪(M)之间的齐次转换矩阵、再乘以所述另一激光跟踪仪(M)与定义为全局坐标系的激光跟踪仪(M)之间的齐次转换矩阵。
8.根据权利要求1所述的基于多激光跟踪仪测量场的对合调姿方法,其特征在于,基准工件工装(1)为机翼翼盒骨架,目标工件工装(2)为上蒙皮及其保形工装。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910027885.7A CN109613519B (zh) | 2019-01-11 | 2019-01-11 | 基于多激光跟踪仪测量场的对合调姿方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910027885.7A CN109613519B (zh) | 2019-01-11 | 2019-01-11 | 基于多激光跟踪仪测量场的对合调姿方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109613519A CN109613519A (zh) | 2019-04-12 |
CN109613519B true CN109613519B (zh) | 2020-11-13 |
Family
ID=66016981
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910027885.7A Active CN109613519B (zh) | 2019-01-11 | 2019-01-11 | 基于多激光跟踪仪测量场的对合调姿方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109613519B (zh) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110516349B (zh) * | 2019-08-25 | 2020-12-11 | 大连理工大学 | 一种基于多源坐标融合的ers点误差修正方法 |
CN110728088B (zh) * | 2019-09-27 | 2021-06-04 | 清华大学 | 工件三维热膨胀变形的跟踪仪转站参数优化方法及装置 |
CN110986784B (zh) * | 2019-12-27 | 2021-05-18 | 易思维(杭州)科技有限公司 | 基准坐标获取方法及其用途 |
CN111366911A (zh) * | 2020-03-05 | 2020-07-03 | 三一机器人科技有限公司 | 多台agv定位一致性标定方法、装置和电子终端 |
CN111553087B (zh) * | 2020-05-06 | 2022-03-08 | 南京航空航天大学 | 一种基于三维实时感知的测量场优化方法 |
CN111531202B (zh) * | 2020-05-12 | 2021-09-03 | 航天特种材料及工艺技术研究所 | 一种飞机蒙皮装配孔的定位方法、加工方法 |
CN111912401B (zh) * | 2020-06-30 | 2021-08-03 | 成都飞机工业(集团)有限责任公司 | 一种面向飞机大部件调姿机构工作空间求解方法 |
CN112197696B (zh) * | 2020-08-24 | 2022-11-11 | 北京卫星制造厂有限公司 | 一种基于整体优化算法的载荷接口制孔模板调测方法 |
CN112964196B (zh) * | 2021-02-05 | 2023-01-03 | 杭州思锐迪科技有限公司 | 三维扫描方法、***、电子装置和计算机设备 |
CN113188444B (zh) * | 2021-05-06 | 2023-01-13 | 上海航天测控通信研究所 | 激光测量***不确定度测试实验与计算方法 |
CN114092563B (zh) * | 2021-10-25 | 2022-11-29 | 南京航空航天大学 | 一种基于t-mac的摄影测量光束法平差优化方法 |
CN113895646B (zh) * | 2021-10-26 | 2023-08-04 | 成都飞机工业(集团)有限责任公司 | 面向飞机部件调姿对接的自动测量方法及装置 |
CN114740798B (zh) * | 2022-03-21 | 2023-11-10 | 成都飞机工业(集团)有限责任公司 | 一种数控设备群协同生产线测量场构建方法 |
CN116400366B (zh) * | 2023-06-06 | 2023-10-03 | 成都飞机工业(集团)有限责任公司 | 一种空间坐标系获得方法、装置、存储介质及电子设备 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103075976B (zh) * | 2012-12-27 | 2015-06-17 | 天津大学 | 一种高速列车动态包络线测量方法 |
CN103144109B (zh) * | 2013-02-25 | 2015-03-11 | 南京航空航天大学 | 一种用于附加外部轴的机器人***分站式精度补偿方法 |
CN103499293B (zh) * | 2013-09-02 | 2017-01-11 | 西安交通大学 | 一种数控机床的激光跟踪仪虚拟多站式测量方法 |
CN103791837B (zh) * | 2014-02-17 | 2016-08-24 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种跨区域高精度空间坐标基准体系 |
CN104880205B (zh) * | 2015-06-24 | 2017-08-25 | 天津大学 | 非正交轴系激光经纬仪测量***标定方法 |
CN106595474A (zh) * | 2016-11-18 | 2017-04-26 | 华南理工大学 | 一种基于激光跟踪仪的双机器人基坐标系标定方法 |
CN108489382B (zh) * | 2018-02-13 | 2020-02-18 | 天津大学 | 一种基于空间多点约束的agv动态位姿测量方法 |
CN108444383B (zh) * | 2018-03-08 | 2019-06-28 | 大连理工大学 | 基于视觉激光组合式的加工过程一体化测量方法 |
CN108408080B (zh) * | 2018-03-29 | 2019-11-12 | 南昌航空大学 | 一种飞机翼身对接装配装置、方法及*** |
CN109093376B (zh) * | 2018-08-17 | 2020-04-03 | 清华大学 | 一种基于激光跟踪仪的多轴孔自动化对准方法 |
CN109059768B (zh) * | 2018-08-31 | 2020-10-23 | 扬州大学 | 一种容器内置零件检测***的位姿标定方法 |
-
2019
- 2019-01-11 CN CN201910027885.7A patent/CN109613519B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109613519A (zh) | 2019-04-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109613519B (zh) | 基于多激光跟踪仪测量场的对合调姿方法 | |
CN108297101B (zh) | 多关节臂串联机器人末端位姿误差检测和动态补偿方法 | |
CN109304730B (zh) | 一种基于激光测距仪的机器人运动学参数标定方法 | |
Wang et al. | Visual servoing of robots with uncalibrated robot and camera parameters | |
CN103979118B (zh) | 一种机翼壁板数字化定位方法以及定位装置 | |
US20160265903A1 (en) | Accuracy traceability method based on precision coordinate control network for workshop measurement positioning system | |
CN106457562B (zh) | 用于校准机器人的方法和机器人*** | |
CN110470304B (zh) | 一种基于无人机光电平台的高精度目标定位测速方法 | |
Yu et al. | Simultaneous and on-line calibration of a robot-based inspecting system | |
CN106777656B (zh) | 一种基于pmpsd的工业机器人绝对精度校准方法 | |
US7724188B2 (en) | Gimbal system angle compensation | |
CN109176531A (zh) | 一种串联型机器人运动学标定方法和*** | |
CN112171673A (zh) | 机械臂作业控制方法、控制设备及计算机可读存储介质 | |
CN111687631A (zh) | 一种基于室内gps和激光测距的飞机结构件位姿自动预对齐方法 | |
CN110202575A (zh) | 一种用于工业测量的机器人目标轨迹精度补偿方法 | |
CN104477402B (zh) | 一种考虑长桁基准对齐及直线度要求的飞机机身对接调姿方法 | |
CN114347018B (zh) | 一种基于小波神经网络的机械臂扰动补偿方法 | |
CN109062139B (zh) | 一种基于数据驱动的机器人直线轴定位误差补偿方法 | |
CN110977963A (zh) | 一种工业机器人标定***的自适应对准控制方法 | |
CN104549850A (zh) | 一种控制喷涂机器人喷枪的方法 | |
CN114888793B (zh) | 一种多臂双光束激光焊接机器人双层协同控制方法 | |
CN117506918A (zh) | 一种工业机器人末端位姿校准方法 | |
Saadat et al. | Dimensional variations during Airbus wing assembly | |
CN103950552A (zh) | 基于六轴数控***的飞机壁板装配变形的数字化校正方法 | |
CN103921954A (zh) | 基于三轴数控***的飞机壁板装配变形的数字化校正方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |