[发明专利]一种基于温度补偿的数字化工装飞机坐标系标定方法

说明书

本发明公开了一种基于温度补偿的数字化工装飞机坐标系标定方法，依据获取的ERS点群相对于CAD全局坐标系的坐标和相对于测量设备坐标系的坐标，构建工装坐标系与飞机坐标系的变换关系，以及设备坐标系与工装坐标系的关系，构建基于ERS点群相对于飞机坐标系在环境温度下的坐标，然后构建ERS点群坐标在环境温度与参考温度下的变换关系，将ERS点群相对于飞机坐标系在参考温度下的坐标标定到数字化工装中。

技术领域

本申请涉及飞机数字化测量领域，具体是指一种基于温度补偿的数字化工装飞机坐标系的标定技术。

背景技术

数字化工装飞机坐标系是飞机数字化装配和检验的基准，数字化工装上设置有测量点群——ERS点群，数字化工装用ERS点群坐标来标定飞机坐标系。作为飞机数字化制造和检验的基准，数字化工装飞机坐标系要求具有长久稳定性，其中温度变化是影响长久稳定性的重要因素。对新一代飞机而言，数字化工装飞机坐标系的位姿偏离不能超过0.2mm。但是数字化工装都具有热胀冷缩特性，以某飞机的10米长数字化工装为例，10℃的温差对数字化工装飞机坐标系的偏离就超过了1.2mm，如果在标定数字化工装飞机坐标系时不做温度补偿，所标定的飞机坐标系将不具备温度稳定性，依据这样的数字化工装飞机坐标系所制造出来的飞机，将存在严重的质量问题。当前所采用的技术方案有：一是控制车间温度，使数字化工装处于相对恒温的环境；二是采用热胀冷缩系数较小的材料来制造数字化工装，如采用殷钢。上述技术方案的出发点为控制数字化工装飞机坐标系偏离，但是在实际操作过程中，上述技术方案存在成本过高的问题，可操作性不强，可推广性不大。

发明内容

为了解决数字化工装飞机坐标系标定时温度稳定性差的问题，发明了基于温度补偿的数字化工装飞机坐标系标定方法。

本发明采用以下技术方案：

基于温度补偿的数字化工装飞机坐标系标定方法，其特征在于数字化工装飞机坐标系由ERS点群的坐标标定，ERS点群包括ERS基础点群和ERS增强点群， ERS基础点群包含3个ERS点，分别为ERS1、ERS2、ERS3，ERS增强点群包含ERS点的数量不限，ERS增强点群的数量由数字化工装的尺寸大小确定，尺寸较小时，可以不设置ERS增强点群，尺寸较大时，需要设置ERS增强点群，ERS基础点群和ERS增强点群均由ERS点组成，ERS点是通过球面拟合、圆面拟合、三棱镜拟合、或者柱面和平面综合拟合后所获得的几何点，ERS点是数字化工装标定飞机坐标系的载体，基于温度补偿的数字化工装飞机坐标系标定方法，包含以下步骤：

步骤1定义ERS点群在CAD全局坐标系{C}的设计坐标

步骤2按照设计坐标在数字化工装上设置ERS点群；

步骤3记录数字化工装的热胀冷缩系数：C；

步骤4记录标定飞机坐标系{P}时的环境温度：WE；

步骤5定义标定飞机坐标系{P}时的参考温度为：RF；

步骤6记录ERS点群在WE温度相对于测量设备坐标系{M}的实际坐标

步骤7求出WE与RF的差值

步骤8构建温度补偿系数δ：

步骤9定义工装坐标系{T}：工装坐标系{T}的原点设置在ERS1点，工装坐标系{T}的X向设为向量的指向，工装坐标系{T}的OXY面设为向量和向量所构成的平面，工装坐标系{T}的Z向设为向量经右手定则旋转到向量时大拇指的指向；

步骤10构建ERS基础点群经温度补偿后相对于工装坐标系{T}的拟合坐标包含以下步骤：

10-1求出向量的模量