航天器舱段在地面上的自动化装配系统的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明属于大尺寸空间测量装配技术领域。
【背景技术】
[0002] 现代飞机、火箭及导弹的部件数量繁多、外形复杂、结构轻薄易变形的特点使得其 装配成为了一项难度大、设计多领域的复杂工程。装配工艺在很大程度上决定了飞机、火箭 及导弹的最终质量、制造成本和生产周期。
[0003] 目前，大部分航天器大型舱段的对接和分离为垂直状态的吊装方式，其安全与质 量主要依靠工艺人员的工程经验和操作人员的个体技能水平，对接的稳定性与精度均无法 得到保证。
[0004] 大尺寸空间测量装配技术在飞机、火箭及导弹的自动化生产过程中发挥了不可替 代的重要作用。因此开展大尺寸空间测量装配技术的研究，对于提升航天器生产的技术水 平，具有非常重大的意义和价值。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为了解决目前航天器舱段在地面上装配时稳定性差和对接精度 低的问题，本发明提供一种航天器舱段在地面上的自动化装配系统。
[0006] 本发明的航天器舱段在地面上的自动化装配系统，
[0007] 所述装配系统包括总控系统、激光跟踪仪和并联机构；
[000引总控系统，用于控制激光跟踪仪，并根据激光跟踪仪测量的位置信息，获得舱段的 固定段端面、移动段端面和并联机构的位置，根据获得的位置信息，解算得到固定段端面和 移动段端面的相对位置数据，并根据所述相对位置数据，控制并联机构；
[0009] 激光跟踪仪，用于利用T-Probe或祀球测量固定段端面、移动段端面和并联机构 的位置信息；
[0010] 并联机构，用于根据总控系统的控制，控制舱段的移动段运动。
[0011] 所述总控系统，根据获得的位置信息，控制并联机构包括：
[0012] 根据获得的位置信息，建立固定段端面的标定坐标系〇i-XAZi和移动段端面的标 定坐标系02-X2Y2Z2;
[0013] 根据获得的位置信息，建立并联机构在S维转动时的并联机构坐标系O3-X3Y3Z3;
[0014] 当固定段端面与移动段端面坐标系原点的距离大于或等于（l+dl)mm时，获得固 定段端面的标定坐标系相对于移动段端面的标定坐标系在并联机构坐标系下的转换矩 阵；
[0015] 当固定段端面与移动段端面坐标系原点的距离小于（l+dl)mm时，对并联机构进 行误差补偿，获得固定段端面的标定坐标系相对于移动段端面的标定坐标系在并联机构坐 标系下的转换矩阵；固定段端面上的销钉的长度为lmm，0.Kd<l;
[0016] 根据获得转换矩阵，求得并联机构需要转动的角度和移动的位移，
[0017]利用坐标系转换将获得的角度和位移转换到并联机构的六自由度数据；
[0018] 根据六自由度数据，控制并联机构运动到指定位置。
[0019] 所述激光跟踪仪，用于利用祀球测量固定段端面和移动段端面的位置信息包括：
[0020] 祀球测量后输出祀球中屯、的空间S自由度坐标；
[0021] 固定段端面与移动段端面均为平面，在固定段端面和移动段端面分别选取=个基 准点，在选取的基准点上各固定一个祀球；
[0022] 所述总控系统，根据获得的位置信息，建立固定段端面的标定坐标系〇i-XiY品和 移动段端面的标定坐标系O2-X2Y2Z2包括：
[0023]固定段端面S个祀球Si、S2和S3,取Si和S2连线的中点S左移dmm的点01为坐标 原点，W向量兩为Z湘，向量馬为Yi轴，X湘垂直于Si、S2和S3组成的平面，指向由右 手定则确定，且过点〇1，由此建立固定段端面的标定坐标系〇i-XiYiZi;d为端面到祀球球屯、 的距离；
[0024]移动段端面S个祀球Ml、Mz和M3,取Ml和M2连线的中点M右移dmm的点02为坐标 原点，W向量为Z2轴，向量掘雨为Y2轴，X2轴垂直于厉燕^组成的平面，指向由右手 定则确定，且过点〇2,建立移动段端面的标定坐标系O2-X2Y2Z2。
[00巧]所述总控系统，根据获得的位置信息，建立固定段端面的标定坐标系〇i-XiY品和 移动段端面的标定坐标系化-X2Y2Z2进一步包括：
[0026] 激光跟踪仪分别测量S个祀球点在激光跟踪仪坐标系下的坐标分别为 為從.扯.寺)，& (蜡，.)古，诗排S(4,棘，4)，且S郝S速线的中点S在激光跟踪 仪坐标系下的坐标为S ;
[0027]根据求得的S个基准点的坐标求出向量汾;和向量微。，获得向量:微5和向量说'2 的夹角余弦值
，从而求出Si、S2和S3在固定段端面的标定坐标系下的坐标 Si口1，乂 5 句），*、（乂2，乃"，為），及3 (义3，少3,马），.其中
[0028]
[0029]根据S1、S2和S3在固定段端面的标定坐标系下的坐标，获得向量否琴.和写是，利 用叉乘公式求得向量= 将向量、玄曼和&焉单位化，得到固定段端 面的标定坐标系下的矩阵
垂直于向量 ^和向量
[0030] 根据S1、S2和S3在激光跟踪仪坐标系下的坐标，获得=个单位化后向量在激光跟 踪仪坐标系下的矩阵y(如今)：
[0031] 根据公式Q=町击，求出固定段端面的标定坐标系到激光跟踪仪坐标系的转换矩 阵Rls;
[0032] 根据获得的转换矩阵Rw利用公式
获得固定段端面的标 定坐标系下原点在激光跟踪仪坐标系下的坐标〇1=狂S,Ys,Zs)'，W向量琴&^为Zi轴，向量 奴;为Yi轴，X1轴垂直于Si、S2和S3组成的平面，指向由右手定则确定，且过点01，获得固定 段端面的标定坐标系相对于激光跟踪仪坐标系的转换坐标系〇i-XiYiZi;
[0033] 根据上述方法获得移动段端面的标定坐标系到激光跟踪仪坐标系的转换矩阵町M 和固定段端面的标定坐标系相对于激光跟踪仪坐标系的转换坐标系O2-X2Y2Z2。
[0034] 所述总控系统，根据获得的位置信息，建立并联机构在=维转动时的并联机构坐 标系O3-X3Y3Z3包括：
[0035] 所述并联机构为正=角形结构；
[0036] 分别选取并联机构的S条边的中点处为基准点，分别设置祀球Pi、P2和P3,Pi、P2 和P3构成正=角形，所述正=角形的正下方dmm处为坐标原点03,并联机构做=自由度转 动时，〇3在空间中的坐标保持不变，所述正S角形的中屯、为P，向量卢巧为X3轴，向量巧巧为 Y3轴，Z3轴过原点03,并垂直于所述正=角形所长平面，由此建立并联机构坐标系O3-X3Y3Z3， 并求出并联机构坐标系相对于激光跟踪仪坐标系的转换矩阵Rw。
[0037] 所述总控系统，获得固定段端面的标定坐标系相对于移动段端面的标定坐标系在 并联机构坐标系下的转换矩阵包括：
[0038] 利用转换矩阵町5和R^，获得移动段端面的标定坐标系相对于固定段端面的标定 坐标系的转换矩阵Rsm=Rls?町M，进而求得移动段端面的标定坐标系相对于并联机构坐标 系的转换矩阵RpM=Rw?町M;
[0039] 求得并联机构从初始姿态到最终姿态的旋转矩阵S所述矩阵R即 为固定段端面的标定坐标系相对于移动段端面的标定坐标系在并联坐标系下的转换矩阵。
[0040] 所述总控系统，根据获得的转换矩阵，求得并联机构需要转动的角度和移动的位 移包括：
[0041] 所述转换矩阵R:
[0042]
[004引其中，a为并联机构沿X轴的滚转角，P为沿Y轴的偏航角，r为沿Z轴的俯仰 角；
[0044] 根据转换矩阵R，通过反=角函数解算出并联机构转动的角度；
[0045] 对移动段端面的标定坐标系的原点坐标化进行转换，获得转换后的移动段端面的 标定坐标系原点的坐标为。片:，其中化为并联机构坐标系的坐标原点；
[0046] 根据固定段端面的标定坐标系的原点在激光跟踪仪坐标系中的位置化和转换后 的移动段端面的标定坐标系原点的坐标〇' 2,获得移动段端面的标定坐标系的原点与固定 段端面的标定坐标系的原点的向量^^,将向量;^投影到并联机构坐标系下即可求出 并联机构应该移动的位移L
[0047] 所述当固定段端面与移动段端面接近时，对并联机构进行误差补偿，获得固定段 端面的标定坐标系相对于移动段端面的标定坐标系在并联机构坐标系下的转换矩阵包 括：
[0048] 当义用T-Probe时，
[0049] 根据T-Probe测得滚转角、偏航角和俯仰角，利用激光跟踪仪默认的转换顺序求 出T-Probe坐标系到激光跟踪仪坐标系的转换矩阵RLewa:
[0050]
[0051] a为并联机构沿X轴的滚转角，P为沿Y轴的偏航角，r为沿Z轴的俯仰角；
[0052