[发明专利]一种飞机壁板卧式自动钻铆机的基坐标系标定方法

说明书

本发明公开一种飞机壁板卧式自动钻铆机的基坐标系标定方法，包括如下步骤：1)设定飞机壁板卧式自动钻铆机中镦紧侧机床和制孔插钉侧机床的零点位置，并绘制坐标系定义图；2)在飞机壁板卧式自动钻铆机的两侧机床上，分别安装激光跟踪仪测量用反射镜，并适当摆放激光跟踪仪；3)控制自动钻铆机中两数控定位设备的平动轴依次运动到指定位置，通过激光跟踪仪的跟踪测量，获取两设备上反射镜的位置坐标，并进行直线拟合，表示为数控定位设备基坐标系各坐标轴方向，建立两数控定位设备基坐标系的实际位姿模型；4)计算两数控定位设备基坐标系到测量坐标系的旋转矩阵和平移矩阵，从而求得两数控定位设备基坐标系之间的相对位姿变换矩阵R和T。

技术领域

本发明涉及飞机装配技术与装备领域，尤其涉及一种飞机壁板卧式自动钻铆机的基坐标系标定方法。

背景技术

飞机装配作为飞机制造中极其重要的一环，在很大程度上决定了飞机的最终质量、制造成本和交货周期，是整个飞机制造过程中的关键和核心技术。由于飞机装配过程中涉及到大量的制孔和紧固件连接过程，因此，制孔与紧固件连接的质量和效率，将成为影响飞机整体装配质量和效率的重要因素。

飞机壁板卧式自动钻铆机是飞机装配中重要的制孔与紧固件连接设备，能够自动完成飞机壁板中铆接孔的定位、制孔、锪窝、除尘、插钉、压铆等操作。它由制孔插钉侧机床和镦紧侧机床组成，两侧设备通过协同工作实现高质量自动化钻铆。结合飞机壁板铆接的质量要求可知，保证自动钻铆机中两侧设备末端的协调与相对位姿精度，是保证钻铆质量、提高整机装配质量所不可缺少的一部分。

在飞机壁板卧式自动钻铆机的复杂系统中，影响设备整体的协调与工作精度的因素有很多。当单侧设备精度均满足要求时，双侧设备基坐标系间的标定误差，仍会导致设备末端之间的相对位姿误差，导致制孔偏斜、插钉和铆接过程不协调等严重问题，严重影响设备的协调工作，使设备和壁板的受力状态恶化，甚至破坏铆钉或壁板。飞机壁板的钻铆质量对后续装配工序也会产生不良影响，严重的会降低整机装配质量和气动外形特性，最终缩短其使用寿命。

在飞机装配过程中，通常借助外部测量系统对设备的基坐标系进行标定。通过基坐标系标定，可以确定设备基坐标系与装配坐标系之间的变换矩阵，以此得到设备末端TCP坐标系在装配坐标系中的位姿。在现有的基坐标系标定方法中，多通过设备基坐标系→设备末端TCP坐标系→标定板坐标系→装配坐标系的坐标系传递路径，确定设备基坐标系与装配坐标系间的变换关系，实现对设备基坐标系的标定。但该标定过程需已知由设备基坐标系到设备TCP坐标系的变换关系，且标定中的坐标系传递路径复杂，增加了误差引入的可能性。

现有的飞机壁板卧式自动钻铆机亟需一种合适的标定方法，实现对双数控定位设备基坐标系进行标定，确定双设备基坐标系间的相对位姿关系，以保证双设备末端的相对位姿精度，从而实现高质量自动化钻铆，最终提升整机的装配质量。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提出一种飞机壁板卧式自动钻铆机的基坐标系标定方法，可确定两数控定位设备基坐标系之间的空间相对位姿关系，保证两设备末端相对位姿精度，实现高质量自动化钻铆，提升整机装配质量。

本发明的具体技术方案如下：

一种飞机壁板卧式自动钻铆机的基坐标系标定方法，包括如下步骤：

(1)设定飞机壁板卧式自动钻铆机中镦紧侧机床和制孔插钉侧机床的零点位置，并绘制坐标系定义图，使两侧机床各子坐标系与其基坐标系的坐标轴方向一致；

(2)在飞机壁板卧式自动钻铆机的两侧机床上，分别安装激光跟踪仪测量用反射镜；并将激光跟踪仪摆放在适当位置；

(3)控制飞机壁板卧式自动钻铆机中两数控定位设备的平动轴依次运动到指定位置，通过激光跟踪仪的跟踪测量，获取两设备上反射镜的一系列位置坐标，并进行直线拟合，以此代表数控定位设备基坐标系各坐标轴方向，建立两数控定位设备基坐标系的实际位姿模型；