[发明专利]一种基于四个定位器的飞机部件位姿调整系统及方法

权利要求书

1.一种基于四个定位器的飞机部件位姿调整系统，其特征在于包括4个三坐标定位器、球形工艺接头(6)、激光跟踪仪(7)、待调整飞机部件(8)、靶标反射球(9)，由4个三坐标定位器通过球形工艺接头(6)支撑待调整飞机部件(8)，在待调整飞机部件(8)安装有靶标反射球(9)，采用激光跟踪仪(7)跟踪靶标反射球(9)的空间位置，三坐标定位器包括底板(1)、X向运动机构(2)、Y向运动机构(3)、Z向运动机构(4)、位移传感器(5)，在底板(1)上从下而上依次设有X向运动机构(2)、Y向运动机构(3)、Z向运动机构(4)，在Z向运动机构(4)上端设有与球形工艺接头(6)相配合的圆锥面腔，圆锥面腔内装有位移传感器(5)。

2.根据权利要求1所述的一种基于四个定位器的飞机部件位姿调整系统，其特征在于所述的待调整飞机部件(8)为框梁结构，球形工艺接头(6)安装在待调整飞机部件(8)的框梁上，待调整飞机部件(8)的重心位于四个定位器组成的四边形内。

3.一种基于四个定位器的飞机部件位姿调整方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将待调整飞机部件(8)通过球形工艺接头(6)放置在4个三坐标定位器上，

2)向激光跟踪仪(7)发送指令，令其在工作现场建立全局坐标系OXYZ，并在待调整飞机部件(8)上固结一个局部坐标系O′X′Y′Z′；

3)采用局部坐标系原点O′在全局坐标系OXYZ下的坐标表达待调整飞机部件(8)的位置，采用翻转、俯仰、侧倾表达待调整飞机部件(8)的姿态；

4)在全局坐标系下计算出待调整飞机部件(8)的当前位姿与目标位姿；

5)规划出待调整飞机部件(8)从当前位姿到目标位姿的路径；

6)根据该路径生成定位器的各向运动机构的轨迹；

7)根据定位器各向运动机构的轨迹，四个定位器协调运动，实现位姿调整；

8)在线监测各定位器的位移传感器(5)，根据位移传感器(5)读数对定位器各向运动机构的位置进行补偿。

4.根据权利要求3所述的一种基于四个定位器的飞机部件位姿调整方法，其特征在于所述的向激光跟踪仪(7)发送指令，令其在工作现场建立全局坐标系OXYZ，并在待调整飞机部件(8)上固结一个局部坐标系O′X′Y′Z′步骤：

1)在工作现场的地基上安装6～8个靶标反射球(9)，其中3～4为一组，指定全局坐标系的X轴方向，另外3～4为一组，指定全局坐标系的Y轴方向，选定一个靶标反射球的球心作为坐标原点，依照右手规则建立全局坐标系OXYZ；

2)在待调整飞机部件(8)上安装3～10个靶标反射球(9)，靶标反射球的球心不在同一直线上，测量靶标反射球的球心在全局坐标系OXYZ下的坐标，与待调整飞机部件(8)的设计模型比对，根据比对结果建立局部坐标系O′X′Y′Z’。

5.根据权利要求3所述的一种基于四个定位器的飞机部件位姿调整方法，其特征在于所述的在全局坐标系下计算出待调整飞机部件(8)的当前位姿与目标位姿步骤：

1)计算出当前或目标位姿下，待调整飞机部件(8)局部坐标系原点O′在全局坐标系OXYZ下的坐标，表达待调整飞机部件(8)的当前或目标位置P＝[P_x，P_y，P_z]^T；

2)令待调整飞机部件(8)局部坐标系的三个坐标轴从与全局坐标系各坐标轴重合的状态开始，依次绕全局坐标系X、Y、Z轴旋转a、b、c弧度到达当前或目标姿态，并以该角度序列表达待调整飞机部件(8)的当前或目标姿态RPY＝[a，b，c]^T；

3)综合当前或目标位置、当前或目标姿态，写出待调整飞机部件(8)的当前位姿或目标位姿L＝[P_x，P_y，P_z，a，b，c]^T。

6.根据权利要求3所述的一种基于四个定位器的飞机部件位姿调整方法，其特征在于所述的规划出待调整飞机部件(8)从当前位姿到目标位姿的路径步骤：将路径处理为一次平移和一次旋转，从当前位姿到达目标位姿。