可移動數(shù)控定位器坐標標架快速標定方法研究.pdf

1、飛機大型部件數(shù)字化裝配過程中的精準定位依賴于數(shù)控定位設備和精密測量儀器的支撐及輔助而得以實現(xiàn)。數(shù)控定位器是飛機數(shù)字化裝配系統(tǒng)的主要定位設備，其定位精度受定位器制造精度、定位器各軸運動精度、定位器整體剛度與受力變形、定位器運行磨損度以及定位器坐標標架標定方法等因素的影響。其中，定位器坐標標架標定是數(shù)控定位系統(tǒng)進行精準定位和調姿的關鍵所在，直接影響到單個定位器在裝配坐標系下零點位置及坐標軸方向的確立和定位器組的協(xié)同運動精度即系統(tǒng)定位精度。<

2、br>　　可移動數(shù)控定位器作為數(shù)控定位器的一種，因其移動靈活而廣泛應用于部件進站與出站干涉較多或部件對接后支撐位置發(fā)生改變的飛機數(shù)字化裝配系統(tǒng)。當定位器重新移動回到地基上的配置位置時，定位器支撐腳與地基上的支撐孔洞通過螺紋連接，首先完成主支撐腳和對應支撐洞的匹配連接并旋緊，副支撐腳與對應的支撐洞再依次匹配旋緊;由于這樣的匹配順序和旋緊程度不一致、支撐腳和支撐空洞發(fā)生磨損、支撐空洞內殘留碎屑或雜物等原因，可能導致定位器每次的實際配置位置與

3、理論位置不一致而產生偏差。這就需要通過對定位器坐標標架進行標定，獲取定位器每次移位后準確的實際配置位置。
　　針對飛機數(shù)字化裝配中可移動數(shù)控定位器坐標標架快速標定及統(tǒng)一問題，本文依據在定位器上的預設標記點的理論坐標和實測坐標之間的偏差建立最小二乘模型，利用奇異值分解法實現(xiàn)定位器坐標標架的原始標定。在定位器移位后，定位器的三個運動軸的運動位置處于未知狀態(tài)，可以將定位器看作一個“黑盒”，把三軸相對定位器設備零點的偏移量引入最小二乘模型

4、作為新的標定參數(shù)，采用優(yōu)化理論中的SQP方法和阻尼高斯-牛頓迭代方法對定位器坐標標架進行快速標定。與此同時，基于向原始標定方法中采用的SVD算法修正的思想，提出一種基于三點法修正值進行標定的方法來完成定位器坐標標架的快速標定。
　　最后，通過建立數(shù)控定位器、激光跟蹤儀和標定與誤差分析程序構成的標定實驗系統(tǒng)，對本文提出的原始標定方法和快速標定方法進行標定結果和誤差分析。利用激光跟蹤儀對預設標記點的坐標值進行坐標測量，得到原始標定、S

5、QP方法標定、阻尼高斯-牛頓迭代法標定和基于三點法修正值方法標定的標定結果。對比分析這幾種標定方法的標定精度、穩(wěn)定性以及適用性可得:原始標定、SQP方法標定和阻尼高斯-牛頓迭代法標定的精度都很高，完全可以保證定位器0.05mm的定位精度;在快速標定方法中，SQP方法標定精度相對阻尼高斯-牛頓方法的標定精度更高，但前者的穩(wěn)定性不如后者;基于三點法修正值方法具有簡單易實現(xiàn)的優(yōu)點，但由于在三點法修正的過程中產生累計誤差，使得其標定誤差偏高，精