飞机蒙皮钻铆机械臂自动跟踪测量关键技术研究

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1、硕士学位论文飞机蒙皮钻铆机械臂自动跟踪测量关键技术研究研究生姓名：孙海龙导师姓名：于之靖教授2015年5月7日分类号：TP342.2密级：公开UDC：681.39学号：1202103中国民航大学硕士学位论文飞机蒙皮钻铆机械臂自动跟踪测量关键技术研究研究生姓名：孙海龙导师姓名：于之靖教授申请学位类别：工学硕士学科专业名称：载运工具运用工程所在院系：航空自动化学院论文答辩日期：2015年5月7日2015年5月7日AircraftSkinDrillandRivetManipulatorAutomaticTrackingandMeasuri

2、ngKeyTechnologytoResearchADissertationSubmittedtoCivilAviationUniversityofChinaFortheAcademicDegreeofMasterofScienceBYSunHai-longSupervisedbyProf.YUZhi-jingCollegeofAeronauticalAutomationCivilAviationUniversityofChinaMay2015中国民航大学学位论文独创性声巧本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工

3、作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地巧外，，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果也不包含为获得中画民航大学或其它教育机构的一学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。－－研巧生签名：、Ｂ期ｌｔ鮮贫传：Ｔｏ．ｊ，中屆民航大学学位论文使用授权声明中国民航大学、中国科学技术信息研究所、国家留书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件、。本人电子文档的內容和纸质论文的内和电子义培＊可Ｗ采用影印缩印或其他复制手段保存论文一

4、（致，允许论文被查阅和借阅，可Ｗ公布包括刊登）路文的全容相。除在俱密期内的保密论文外（包括刊登。部或部分内容。论文的公布）授权中国民航大学研究生部办理么：期：娜、：导师签名研巧生签名＿續日峰ｗｈＬ－中国民航大学硕士学位论文摘要随着飞机装配的数字化、自动化、柔性化的不断提高，飞机自动钻铆系统是新一代飞机研制的关键技术之一，为了适应飞机制造和装配准确度要求，目前柔性自动钻铆技术在国外飞机制造公司已经应用于不同领域，大大提高了装配效率和质量，我国柔性自动钻铆技术研究还处于起步阶段，由于外国的技术封锁，本论文对飞机柔性钻铆机械

5、臂关键技术进行了研究，柔性钻铆机械臂一般由刚强度机械臂和钻铆末端执行器及位姿检测补偿系统构成。针对刚强度机械臂所存在的固有定位误差，对工业机械臂进行了运动学建模，分析了工业机械臂各关节坐标系建立方法及关节坐标系之间的转换矩阵并应用MATLAB软件对其机械臂进行正向运动学和逆向运动学数值计算及仿真验证，构建了工业机械臂微分运动学模型及距离补偿算法。针对位姿检测补偿系统，在机械臂运动学特性分析的基础上，采用“眼在手外“的单目视觉测量系统对安装在机械臂末端法兰盘与末端执行器的八面体编码特征靶标进行测量，提出基于多面体编码特征点测量靶标的单

6、目视觉姿态估计优化算法解算执行器末端实际值与理论值之间的偏差，将偏差参数进行运动学逆向运动学求解，进一步提高机械臂的绝对定位精度。多面体编码特征靶标具有唯一的识别和多位姿检测特性，避免复杂工作环境对测量的影响，提高了测量精度。对于保证系统测量精度的重要环节之一的像机内参数校准，提出了构建测量网络像机内参数校准方法及像机参数局部修正的校准方法。该方法有效的解决了二维平面靶标在深度方向信息的不足及三维靶标空间的限制等问题，并修正划分的成像平面区域畸变参数，通过实验验证及与其他方法比较证明了该方法的优越性。针对末端执行器测尖的空间位姿解算

7、，提出了建立系统关键位置坐标系通过位姿转换矩阵求解测尖空间坐标值，论文对系统各坐标系之间的转换关系进行分析并求解出各坐标系之间的转换矩阵。分析了系统误差因素，同时搭建实验平台，对系统关键技术进行了验证。关键词：钻铆机械臂；像机内参校准；编码特征靶标；位姿检测补偿I中国民航大学硕士学位论文AbstractAtpresenttheautomaticdrillingandrivetingtechnologyinforeignaircraftmanufacturingcompanyisappliedtodifferentfields,gre

8、atlyimprovingtheassemblyefficiencyandquality.However,automaticdrillingandrivetingtechnologyinChinacomparedwithadvance