[发明专利]一种大型飞机机身壁板检测点优化布置方法

权利要求书

1.一种大型飞机机身壁板检测点优化布置方法，其特征在于，包括步骤：

1)建立基于数控定位器移动牵引的壁板变形过程仿真有限元模型，并选取隔框上的部分有限元节点集作为初始待选检测点集；

2)视数控定位器在X、Y、Z方向上的移动自由度为偏差源，并将各个偏差源引入壁板变形过程仿真有限元模型，获取相应的壁板变形模式；

3)建立由各壁板变形模式叠加而成的壁板变形数学模型，应用最小二乘法和最佳矩估计法，从壁板变形数学模型中获取包含壁板变形信息的费希尔信息矩阵，并以最大化费希尔信息矩阵的行列式为准则，利用自适应模拟退火遗传算法从初始待选检测点集中选取所需数目的最优检测点集。

2.如权利要求1所述的大型飞机机身壁板检测点优化布置方法，其特征在于，所述的数控定位器具有X向移动轴、Y向移动轴和Z向移动轴；工艺接头安装在数控定位器上且具有三轴移动自由度，包括与数控定位器连接的接头本体和安装在接头本体上的工艺球头。

3.如权利要求1或2所述的大型飞机机身壁板检测点优化布置方法，其特征在于，所述的步骤1)中，在建立大型飞机机身壁板的有限元模型时，将工艺接头视为刚体，同时在工艺球头的球心处建立参考点，并约束其X、Y、Z方向的移动自由度。

4.如权利要求1或2所述的大型飞机机身壁板检测点优化布置方法，其特征在于，所述的步骤2)包括：

2.1：在有限元模型中的某个工艺球头的球心处施加某个方向上的单位位移载荷作为偏差源，通过有限元仿真得到该偏差源对应的壁板变形模式；

2.2：按照步骤2.1中的方法，得到其他偏差源对应的壁板变形模式，假设检测点的数量为s，则壁板变形模式可表达为以下形式：

vi=[v1i,v2i,...,vsi]]]>(i＝1,2,…,N)

其中，N为偏差源数量，(j＝1,2,…,s)表示当在第i个偏差源上作用单位位移后，在检测点j处产生的位置误差。

5.如权利要求1或2所述的大型飞机机身壁板检测点优化布置方法，其特征在于，所述的步骤3)包括：

3.1：假设壁板当前的变形可表示为u＝[u₁,u₂,…,u_s]^T，其中u_i＝[u_i(x),u_i(y),u_i(z)](j＝1,2,…,s)，则壁板变形数学模型可表示为N种壁板变形模式的叠加形式：

u＝q₁v¹+q₂v²+…+q_Nv^N+w

＝[v¹,v²,…,v^N]q+w

＝Vq+w

式中，q_i表示变形模式vⁱ对当前壁板变形的个体贡献值，V为变形模式矩阵，w表示高斯白噪声，并假设w均值为零，而协方差矩阵为I为单位矩阵，为标准差；

3.2：利用最小二乘法求解壁板变形数学模型，可得：

q^=(VTV)-1VTu]]>

为q的估计矩阵，其精度取决于随机误差水平；

3.3：求解关于估计矩阵的协方差矩阵：

cov(q^)=E[(q-q^)(q-q^)T]=E[(VTV)VT·ψ·V(VTV)-1]=σw2·F-1]]>

矩阵F＝V^TV，称为费希尔信息矩阵，并通过最大化行列式|F|可实现最佳估计；E为数学期望；

3.4：以最大化费希尔信息矩阵的行列式为准则，应用自适应模拟退火遗传算法从初始待选检测点集中选取所需数目的最优检测点集。