[发明专利]大型部件自动对接装配方法及系统

权利要求书

1.一种大型部件自动对接装配方法，其特征在于，首先标定伺服调姿定位器在负载条件下的伺服调姿定位器运动学参数，根据对接部件的测量数据建立对接部件的实际数模，通过比较对接部件的实际数模和其理想数模来修正或返工对接部件，之后，标定该对接部件的对接特征点和设置于支撑装置的支撑测量点的相对位置，将该对接部件安装到伺服调姿定位器上并确定其在全局参考坐标系中的位置，而后，采用最佳匹配算法规划对接部件的路径，并反解出伺服调姿定位器的各个轴的驱动量，最后，伺服调姿定位器移动对接部件完成对接装配；

所述的相对位置，通过以下方式得到：

i)获得对接特征点及支撑测量点在测量坐标系中的位置，并拟合支撑装置参考坐标系

ii)将测量坐标系向支撑装置参考坐标系转化，获得对接特征点在中的位置坐标ρ_i，其中：i为对接特征点的编号；

iii)将支撑装置连同其上的对接部件安装到伺服调姿定位器的动平台，获得该动平台在测量坐标系中的位置，而后拟合伺服调姿定位器的动平台参考坐标系和支撑装置参考坐标系

iv)拟合全局参考坐标系和动平台参考坐标系计算对接特征点在全局参考坐标系中的位置坐标p_i，其中：i为对接特征点的编号。

2.根据权利要求1所述的大型部件自动对接装配方法，其特征是，在多点位置匹配对接过程中，最佳匹配算法为求取的最小值，即各对应点距离的最小二乘解，其中：{p_i}、{q_i}为两个对接部件的对接特征点的有序点集，R和t表示对接部件转动量和移动量，e_i对应两点之间的距离。

3.根据权利要求1所述的大型部件自动对接装配方法，其特征是，具体包括以下步骤：

1)标定伺服调姿定位器运动学参数；

2)测量对接部件获得测量数据，拟合出实际数模并与理想数模对比，对不满足要求的对接部件进行修正或返工；

3)标定伺服调姿定位器动平台、对接部件的对接特征点以及设置于支撑装置的支撑测量点之间的相对位置；

4)计算对接部件的最佳匹配位置并进行可装配性分析；

5)规划对接部件的装配轨迹并获得其轨迹参数，进行伺服调姿定位器运动学逆解；

6)调整对接部件位姿，完成自动对接；

7)测量关键工艺特征，评价对接部件的对接状态，并反馈调整。

4.根据权利要求3所述的大型部件自动对接装配方法步骤1)中的运动学参数，其特征是，根据定位器具体构型不同而有不同选择，包括驱动关节的初始位置，移动关节的轴线方向，转动关节的转动中心位置等运动学分析中涉及到的参数。

5.根据权利要求3所述的大型部件自动对接装配方法，其特征是，所述的步骤1)具体包括：

1.1)负载条件下进行实验测量，获得实际的伺服调姿定位器的驱动关节输入值和其动平台位姿输出值；

1.2)结合伺服调姿定位器的理论尺寸值进行正运动学计算，计算动平台位姿输出值的理论值并与实际值相比较获得定位偏差；

1.3)如果定位偏差满足要求则标定完成，否则根据线性传递模型调整伺服调姿定位器的机构尺寸变量及其运动学参数并回到步骤1.2)。

6.根据权利要求5所述的大型部件自动对接装配方法，其特征是，所述的线性传递模型公式为：δy＝J_pδp，其中：δy表示伺服调姿定位器的动平台位姿误差的广义坐标，J_p表示伺服调姿定位器运动学参数误差到伺服调姿定位器的动平台的末端误差的线性传递矩阵，δp表示伺服调姿定位器运动学参数误差。

7.根据权利要求3所述的大型部件自动对接装配方法，其特征是，所述的装配轨迹的轨迹参数包括对接部件的位置信息及其运动时间。

8.一种实现上述任一权利要求所述方法的系统，其特征在于，包括：伺服调姿定位器、控制系统和测量系统，其中：伺服调姿定位器定平台与全局参考坐标系相对静止，测量装置设置于基座四周以测量对接部件测量点、伺服调姿定位器动平台位姿信息，控制模块接收该位姿信息后向伺服调姿定位器发出各个轴的驱动量信息。