[发明专利]一种大型零部件最佳装配位姿匹配的方法

权利要求书

1.一种大型零部件装配中最佳装配位姿匹配的方法，其包括零部件当前位姿匹配与零部件最佳目标装配位姿匹配2阶段：

当前位姿匹配阶段包括以下基本步骤：

1)测定装配现场中固定基准参考点的空间位置；

2)将基准参考点拟合成基准装配坐标系，与数字化装配模型中全局坐标系进行统一；

3)测定待定位可移动装配体上各位置参考点的空间位置；

4)对比数字化装配模型中各位置参考点的名义位置，运用当前位姿匹配算法求取装配体的当前空间位姿的六个独立参数；

最佳目标装配位姿匹配阶段包括以下基本步骤：

5)测定已定位的基准装配体上与各装配准确度检测项对应测点的位置，按照参考基准几何要素的类型拟合成相应的几何要素；

6)测定待定位可移动装配体上与各装配准确度检测项对应测点的位置，并将测点数据转换到装配体的本地零部件坐标系下；

7)假定与待定位装配体固联的各测点位置随着装配体在一定空间范围内按规律移动，计算装配体处在一系列离散位置姿态时各检测项的精度偏差，并计算多目标向单目标映射的综合总体准确度偏差系数；

8)计算各单项精度偏差与总体精度偏差系数是否满足设定要求，否则重复步骤7，直至获得满足要求的待定位可移动装配体的空间位姿，该位姿即为待定位装配体的实际最佳目标装配位姿。

2.根据权利要求1所述的最佳装配位姿匹配方法，其特征在于将实际测量数据与数字化标准装配模型进行匹配计算，获取零部件在全局坐标系下的位姿过程：

零部件位姿可用旋转矩阵和平移向量构成的六元组v表示 表示零部件从初始位姿到当前位姿依次绕参考坐标系的x轴旋转ψ度，绕y轴旋转θ度，绕z轴旋转 度，最后在x，y，z方向各平移p_x，p_y，p_z获得，空间位姿可由此6个独立参数为基本变量表示为4×4的空间变换矩阵T：

其中，R表示旋转矩阵分量，P表示平移向量，在用T表示实体空间位姿时，各点坐标值都变换成齐 次形式后参与数据运算处理，即点的坐标由原来(x，y，z)^T形式增加一维变成(x，y，z，1)^T形式表达。

3.根据权利要求1所述的最佳装配位姿匹配方法，当前位姿匹配阶段，其特征在于把待定位测量零部件在全局坐标系下的空间位姿参考实测点与数字化标准模型中点的名义位置的匹配和约束都表达成最小二乘的形式，优化目标函数如：

min{sum(ε_i)}，

其中ε_i表示各点的匹配误差，用点的实际位置与模型处于待定空间位姿状态下点名义位置的距离偏差来表示： 

约束条件：E_{i_low}＜ε_i＜E_{i_up}，E_{i_low}，E_{i_up}为规定的各参考点与理论值的位置偏差上下限。

4.根据权利要求1所述的最佳装配位姿匹配方法，当前位姿匹配阶段，其特征在于实测点与名义点两组数据的计算处理过程，其中{P_i-0}为待测装配体模型上名义位置点组，坐标值相对于本地零部件坐标系，{P_i-1}为待测部件上位置实测点组，坐标值相对于装配坐标系，T₁为待求用6个独立参量表示的待测零部件空间位姿。在此基础上，优化目标函数进一步细化为：

min{sum(ε_i)}＝min{sum(P_i-1-T₁P_i-0)}。

5.根据权利要求1所述的最佳装配位姿匹配方法，其特征在于运用粒子群算法来实现当前位姿匹配与最佳目标装配位姿匹配的计算求解，其中每个粒子代表零部件空间位姿的一个解，它有6个维度x_i＝(x_i1，x_i2，…，x_iD)分别代表示空间位姿的6个独立变量 

6.根据权利要求1所述的最佳装配位姿匹配方法，最佳目标装配位姿匹配阶段，其特征在于涉及到最佳目标装配位姿的装配准确度检测项约束包括一般性尺寸公差、形位公差、以及根据产品装配要求制定的特殊检测项类型。