[发明专利]基于浮动销的空间位姿计算蒙皮底孔轴线法向量的方法

说明书

本发明属于飞机蒙皮加工技术领域，涉及基于浮动销的空间位姿计算蒙皮底孔轴线法向量的方法，包括：基于机床底孔找正单元上的浮动销和多个长度计位移传感器搭建蒙皮底孔位姿检测机构；控制机床底孔找正单元使蒙皮底孔位姿检测机构的浮动销伸入蒙皮底孔中；根据长度计位移传感器的检测数据求出浮动销的轴线的空间向量；根据浮动销的轴线的空间向量获得蒙皮底孔的轴线方程；根据蒙皮底孔的轴线方程确定蒙皮底孔的轴线的空间法向，从而为蒙皮的位姿找正提供位姿数据。通过该方法可使该类机床装备的孔检测机构能够自主的辨识出蒙皮底孔轴线的法线，从而为机床智能化的进行蒙皮的位姿找正和孔的后续加工提供必要的基本条件。

技术领域

本发明属于飞机蒙皮加工技术领域，涉及基于浮动销的空间位姿计算蒙皮底孔轴线法向量的方法。

背景技术

近年来，我国的飞机制造领域发展迅速，飞机制造领域是国民经济中重要的关键制造技术领域。飞机制造离不开各种先进的制造装备，飞机蒙皮孔的加工装备对于飞机制造至关重要。相关装备不仅在精度方面有很高的要求，在装备的研发设计方面也有很高很特殊的需求。飞机蒙皮在制造之初已加工完底孔，在后续加工中需要对底孔的孔轴线法向量进行精确的辨识，以便在此基础上进行后续锪窝加工。由于孔的直径很小，一般只有3～8mm，与尺寸较大的蒙皮相比较小。另一方面由于飞机蒙皮是不规则的曲面，曲率变化复杂，导致对在蒙皮上分布的小孔所对应的法向量的获取难度更大，因此对于大型机床装备来说，要实现这种条件下的底孔轴线法向量的有效获取，难度较大。

以往针对飞机蒙皮底孔的再加工，是人工手动操作机床，并操作固定蒙皮的支架，使蒙皮底孔对正到相应的含有定位销的卯砧上。过程中，通过人的感觉粗判定蒙皮底孔轴线法向，再操作机床进行蒙皮底孔的锪窝加工。其结果是，加工误差大，锪窝精度的一致性差，锪窝质量难以保证。对于飞机蒙皮这种特殊零件来说，这种人工操作的加工方式难以获得更好的零件加工精度。

为改变这种手动加工方式，研发制造自动化的大型飞机蒙皮底孔加工设备至关重要。而这种加工设备的关键技术在于对蒙皮底孔轴线法向量的有效、高精度获取。因此进行蒙皮底孔轴线法向量获取算法技术的研究，具有非常重要的意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于浮动销的空间位姿计算蒙皮底孔轴线法向量的方法，实现了蒙皮底孔轴线空间法向量的高精度获取。

本发明提供一种基于浮动销的空间位姿计算蒙皮底孔轴线法向量的方法，包括：

步骤1：基于机床底孔找正单元上的浮动销和多个长度计位移传感器搭建蒙皮底孔位姿检测机构，多个长度计位移传感器分为两组，每组中的长度计位移传感器都设置在同一与浮动销的轴线垂直的平面上，长度计位移传感器的触点与浮动销的侧壁接触，多个触点位于同一圆周上；

步骤2：将飞机蒙皮安装到蒙皮托架上且使底孔位于浮动销上方，控制机床底孔找正单元上升，浮动销产生倾斜后伸入飞机蒙皮底孔内，直到浮动销侧壁上的凸台抵触到蒙皮底面；

步骤3：浮动销伸入飞机蒙皮底孔后，每组长度计位移传感器中的多个触点位于同一椭圆上；将浮动销的轴线，即通过两个椭圆中心的直线近似为蒙皮底孔的轴线，以长轴和短轴的交点为原点建立两个椭圆方程，将长度计位移传感器触点的坐标带入相应的椭圆方程中，求解两个椭圆的中心坐标；

步骤4：根据两个椭圆中心坐标，求出浮动销的轴线的空间向量；

步骤5：根据浮动销的轴线的空间向量获得蒙皮底孔的轴线方程；

步骤6：根据蒙皮底孔的轴线方程确定蒙皮底孔的轴线的空间法向，从而为蒙皮的位姿找正提供位姿数据。

在本发明的基于浮动销的空间位姿计算蒙皮底孔轴线法向量的方法中，所述步骤1具体为：

步骤1.1：选取8个长度计位移传感器，将长度计位移传感器固定在传感器支架上；