专利名称：基于激光跟踪仪的飞机部件对接过程中定位点的测量方法
基于激光跟踪仪的飞机部件对接过程中定位点的测量方法技术领域
本发明属于定位点测量技术领域，特别是一种基于激光跟踪仪的飞机部件对接过程中定位点的测量方法。
背景技术：
传统飞机大部件对接装配(机身前中后段对接、机翼机身对接等)，以光学准直仪、铅锤作为部件姿态调整的测量手段，采用手动式定位器实现飞机部件支撑和对接。基于这些模拟量的测量方法获得的结果不仅误差大，而且数据不能直观反映飞机部件当前的整体姿态特征，无法为其对接过程提供有效指导。因此，飞机部件对接过程完全依赖于人工经验和多人的手工协调操作，劳动强度大，调姿效率低，调姿精度难以保证。
为克服传统飞机部件对接测量方法的不足，高精度测量设备(激光跟踪测量仪、 室内GPS或激光雷达)和自动柔性定位系统被逐步引入到飞机部件对接装配工艺以及飞机水平测量校准过程中，并已成为现代飞机制造业发展趋势。近十余年来，波音777、787，空客的A340、A380已逐步采用这种高精度的代替传统的光学测量。
在飞机部件对接过程中，飞机部件依据实际要求，在部件上布置多个定位测量点； 然后使用激光跟踪仪测量这些定位测量点，获取其空间坐标，进而获得飞机部件对接过程中的整体位置和姿态。然而目前这一过程的实施是通过人工手动加以完成测量工人手持测量靶球，以激光跟踪仪为起点，通过人工引光的方式，将测量光线引至所需的定位测量点，进而实施精确测量。然而这种方法也存在如下问题1)由于部件上定位测量点较多，因此需需要工人反复引光测量，工作强度较大，测量效率低下；2)手持靶球测量，容易造成数据测量波动，引发不必要的测量误差；3)飞机部件对接过程中，部件尺寸大，现场工况较为复杂，某些定位测量点距离地面有较高高度或其所在位置过于狭小，导致人工引光并不方便，因此无法实施快速的人工测量或存在一定危险。发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供基于激光跟踪仪的飞机部件对接过程中定位点的测量方法，该方法能够自动搜寻和测量飞机部件上的定位测量点，为调整飞机部件位置姿态提供依据。
实现本发明目的的技术解决方案为基于激光跟踪仪的飞机部件对接过程中定位点的测量方法，包括以下步骤
步骤1、在飞机部件对接现场所在位置，选取布设于地面的基准工艺球点(TB点) 或增强坐标系点(ERS点)做为公共观测点，所述公共观测点能够被激光跟踪仪测量到，该公共观测点的数量大于7 ；
步骤2、利用激光跟踪仪测量公共观测点坐标，获得这些点在激光跟踪仪测量坐标系下的测量坐标不M;
步骤3、结合公共观测点的理论坐标不T和测量坐标不M，确定激光跟踪仪测量坐标系与飞机部件全局坐标系的映射关系(1)激光跟踪仪测量坐标系与全局坐标系之间映射的转换模型函数为X^ =AXli+X0(1) 其中映射矩阵
权利要求
1.基于激光跟踪仪的飞机部件对接过程中定位点的测量方法，其特征在于，包括以下步骤步骤1、在飞机部件对接现场所在位置，选取布设于地面的TB点或ERS点做为公共观测点，所述公共观测点能够被激光跟踪仪测量到，该公共观测点的数量大于.7 ；步骤2、利用激光跟踪仪测量公共观测点坐标，获得这些点在激光跟踪仪测量坐标系下的测量坐标不M;步骤3、结合公共观测点的理论坐标不τ和测量坐标不M，确定激光跟踪仪测量坐标系与飞机部件全局坐标系的映射关系；步骤4、将飞机部件通过工艺接头设置在定位器顶端上，该工艺接头的支撑球面与定位器顶端上的支撑球窝相配合；步骤5、根据工艺接头球心已知理论坐标不BT确定工艺接头球心坐标不Be，再根据工艺接头球心坐标不Be确定飞机部件上的定位测量点在全局坐标系下的计算坐标不pe ；步骤6、根据步骤5中的在全局坐标系下的计算坐标不pe，确定定位测量点在激光跟踪仪测量坐标系下的计算坐标不Me;步骤7、调整激光跟踪仪控制器的测量头，使其旋转定位至坐标不在方向； 步骤8、利用激光跟踪仪在坐标不围区域实施十字螺旋搜索，搜索到定位测量点处靶球后，对其进行测量，获得定位测量点精确测量坐标不MR，再继续进行搜索，直至所有的定位测量点都被测量完毕为止。
2.根据权利要求1所述的基于激光跟踪仪的飞机部件对接过程中定位点的测量方法， 其特征在于，步骤3中结合公共观测点的理论坐标不τ和测量坐标不M，确定激光跟踪仪测量坐标系与飞机部件全局坐标系的映射关系具体为(1)激光跟踪仪测量坐标系与全局坐标系之间映射的转换模型函数为
3.根据权利要求1所述的基于激光跟踪仪的飞机部件对接过程中定位点的测量方法， 其特征在于，步骤5根据工艺接头球心坐标不Be确定飞机部件上的定位测量点的当前计算全局坐标不pe具体为(1)构建飞机部件空间位姿旋转方程
4.根据权利要求1所述的基于激光跟踪仪的飞机部件对接过程中定位点的测量方法， 其特征在于，步骤6确定定位测量点在激光跟踪仪测量坐标系下的测量坐标不Me具体为 (1)根据公式构建成下述方程
5.根据权利要求1所述的基于激光跟踪仪的飞机部件对接过程中定位点的测量方法， 其特征在于，步骤8利用激光跟踪仪在坐标不围区域实施十字螺旋搜索，搜索到定位测量点处靶球后，对其进行测量，获得定位测量点精确测量坐标不MR具体为 (1)确定十字搜索点中平行搜索点)(uks满足如下条件
全文摘要
本发明公开了基于激光跟踪仪的飞机部件对接过程中定位点的测量方法。该方法主要步骤为1)这种方法通过公共观测点建立飞机全局坐标系与激光跟踪仪测量坐标系之间转换的模型；2)依据工艺接头球心位置获得飞机部件定位测量点的当前计算位置；3)控制驱动激光跟踪仪依据十字螺旋搜索的方法在当前计算位置搜索到飞机部件定位测量点的当前精确位置，并实施自动测量。本发明的优点在于1)采用先进的激光测量技术，提高了飞机装配测量精度；2)测量过程无需人工引光，依据算法实现对接装配过程全自动搜寻测量，极大地提高了工作效率和测量精度，降低了工人的工作强度。
文档编号G01B11/00GK102519441SQ20111040124
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者李泷杲, 赵乐乐, 邓正平, 黄翔 申请人:南京航空航天大学