面向柔性装配的多测量系统集成应用关键技术研究.pdf

《面向柔性装配的多测量系统集成应用关键技术研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、Ⅲ。Mea。。。。m未来测量面向柔性装配的多测量系统集成应用关键技术研究ResearchonCriticalIntegratedApplicationTechnologiesofMultipleMeasurementSystemsinFlexibleAssembly北京航空航天大学机械工程及自动化学院杜福洲金杰陈哲涵杜福洲博士，副教授。主要研究方向为数宇化测量技术及应用，测量驱动的数字化装配、基于MBD的产品检测与质量保证。飞机、卫星、船舶等大型产品的装配具有作业空间大、部件结构复杂、精度要求高等特点，为了适应高

2、效率、高精度与低成本的产品研制要求，以模块化、可重组工装和数字化测量系统为核心的柔性装配技术逐渐得到广泛研究与应用，成为大型产品数字化装配技术发展的方向f11。在大型产品的数字化柔性装配过程通过多测量系统的集成应用，可以对装配过程中各部件进行全方位一次测量，包括隐藏点和难测的关键点等，减少测量盲区、提高测量效率、降低测量误差，从而保证装配质日里。中，激光跟踪仪、iGPs等数字化测量系统用于采集装配部件的测量点坐标数据，通过软件对测量数据进行处理，从而指导装配工装的定位和装配过程的监控与调整，为装配过程的柔性化和自

3、动化提供支持12J。随着产品功能的增强和性能的提升，产品部件的结构越来越复杂，大尺寸测量中需要测量的光学目标点数量多、分布范围广，对接部件还存在一些隐藏关键点和盲区。在数字化装配的过程中，一台或者一种数字化测量设备有时无法对一些隐藏关键点进行测量，这样无法精确地对部件进行测量与定位。此时需要采用多台或者多种数字化测量仪器进行协同配合测量，例如，多台激光跟踪仪协同测量、激光跟踪仪和关节臂的配合使用等。通过多测量系统的集成应用，可以对装配过程中各部件进行全方位一次测量，包括隐藏点和难测的关键点等，减少测量盲区、提高测

4、量效率、降低测量误差，从而保证装配质量pl。因此，本文提出了一种面向柔性装配的多测量系统集成应用框架，并对多测量系统数据采集与融合分析等关键技术进行研究，在此基础上开发出一套软件原型系统，与大型产品数字化柔性装配过程中的硬件测量设备相结合，实现装配过程的多测量系统协同测量与数据分析，为保证产品装配质量和提高装配效率提供支持。最后，基于某航天器的部件数字化对接过程对论文提出的方法与软件系统进行了验证。2014年第13期·航空制造技术43钐论坛FORUM杂性以及生产周期的提升对装配定备、研发的装配测量辅助软件、飞机面

5、向柔丝莓警的多测量系统位的测量工作在精度和效率等方面数据模型三者之间的快速传递，实现集成应用框架提出了极高的要求，需要实现测量设各测量环节的有机组合H。本软件多测量系统集成应用以数字化测量设备为基础，以高效率、高精度的装配过程数据采集与反馈为目的，其实现途径如图1所示。多测量系统的集成应用主要分为4个层次：(1)多测量系统的二次开发、测量数据的预处理、测量数据融合和数据分析与反馈。多测量系统的二次开发是指通过测量仪器提供的二次开发包，建立原型系统与测量系统的连接与通信，实现多测量系统的集成；(2)测量数据预处理是

6、指通过数据采集得到测量数据，然后对测量数据进行预处理，如数据格式统一、空间坐标系对齐、时间序列同步和误差处理等，为数据融合做准备；(3)数据融合是指经过数据预处理后的测量数据按照一定的准则通过坐标变换、协同转站、数据融合技术等得到同一坐标系下的测量数据；(4)数据处理是以算法库为核心，对融合后的测量数据进行分析和处理，如测点不确定度评估、位姿最佳拟合、调姿规划等。在上述关键技术研究基础上，开发一套多测量系统集成应用软件，为航天器数字化对接、飞机数字化装配和数字化检测等工程应用提供支持。多测量系统测量过程协同技术由

7、于不同测量设备数据采集的准则、数据格式和采样频率不一样，在数字化对接装配过程中，为了实现多台测量设备协同测量，首先需要研究多测量系统测量过程协同技术，主要包括测量工艺规划和测量系统集成管理2部分。1面向多测量系统的测量工艺规划现代航空航天产品制造结构复44航空制造技术·2014年第13期图1面向柔’陛装配的多测量系统集成应用框架图2多测量系统集成应用软件环境对接部件装配数据模型一一一一一一Ⅲ。Mea。。⋯t未来测量系统以测量软件为基础，以多种数字化测量设备为实施工具，能够对待测对象实施快速精确、自动化的测量，通过

8、对测量数据处理获得对接部件准确的位姿信息，并能够对对接结果进行分析和评估。软件系统的软件环境框架如图2所示。数字化装配测量系统根据对接部件装配数据模型和多测量设备，进行测量规划和数字化测量场的构建，通过测量设备获取基准点和测量点的测量数据，根据测量数据拟合出对接部件的位姿，并根据位姿信息生成对接部件的调姿轨迹规划文件，由控制系统驱动机构运动到目标位姿，不断测量反馈并不断调