[发明专利]一种基于容差空间的装配位姿优化方法

说明书

一种基于容差空间的装配位姿优化方法，其特征是首先，建立装配约束特征模型，所述的装配约束特征模型是装配对象几何特征构成的装配特征的数学模型，在给定装配位姿参数下，能够计算出对应特征的数值；其次，确定装配系统的装配定位不确定度；第三，建立基于容差空间的装配位姿评估模型，所述的容差空间是装配约束特征的容差对装配体位姿约束所形成的可行域空间。对于给定的装配位姿参数，以该位姿到可行域空间边界的距离为评估依据评估给定的装配位姿优劣；第四，根据装配位姿评估模型求解最优装配位姿。

技术领域

本发明涉及一种装配技术，尤其是一种装配位姿优化技术，具体地说是一种基于容差空间的装配位姿优化方法。

背景技术

对于飞机零部件数字化装配，零部件通过装配工装定位到目标位姿的过程中，装配对象的状态通过激光、视觉等传感器获取并以数字量的形式传递。对于刚性或结构变形不大的零部件，通常用几何运动学参数(刚体平移量和旋转量)表示装配对象的位姿。由于零件加工误差及零件到部件的装配累积误差，零部件的实际状态与理论数模产生偏差。在飞机零部件装配中，该偏差无法完全消除，只能通过装配协调技术优化装配位姿，调整偏差分布以满足装配工艺要求。

通常装配对象是通过多个约束特征定位的，因此装配对象的位姿优化本质上是多目标约束求解问题。由于多目标问题在工程上求解困难，传统的方法是通过加权求和的方式将多目标问题转换为单目标问题。权重值通常依靠经验或重复实验确定，对于一些复杂结构的装配，权重值往往难以准确设定，而权重值取值不合理会对装配位姿优化结果产生影响。

发明内容

本发明的目的是针对装配位姿优化中权重值难以准确设定，影响装配位姿优化结果的问题，发明一种基于容差空间的装配位姿优化方法。

本发明的技术方案是：

一种基于容差空间的装配位姿优化方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，建立装配约束特征模型；

其次，确定装配系统的装配定位不确定度；

第三，建立基于容差空间的装配位姿评估模型；

第四，根据装配位姿评估模型求解最优装配位姿。

所述的装配约束特征模型是装配对象几何特征构成的装配特征的数学模型，在给定装配位姿参数下，能够计算出对应特征的数值。在产品设计阶段出于产品质量控制，对各装配约束特征定义了容差，装配位姿优化后的装配约束特征数值应在容差范围内。

所述的装配系统的装配定位不确定度以装配对象的位姿参数表示。

所述的容差空间是装配约束特征的容差对装配体位姿约束所形成的可行域空间。对于给定的装配位姿参数，以该位姿到可行域空间边界的距离为评估依据评估给定的装配位姿优劣。

本发明的有益效果：

(1)本发明实现了装配位姿的优化。将多约束装配位姿求解由多目标优化问题转化为单目标优化问题，有效降低了求解难度。

(2)基于容差空间的装配位姿评估模型对装配位姿优劣的评估不依赖于经验或重复实验，避免了权重值取值不当对位姿优化结果的影响。

(3)本发明不仅可以获取优化后的装配位姿，同时可以根据装配位姿评估参数判断优化后的位姿下装配结果是否能够满足装配约束条件。

附图说明

图1是本发明的二维容差空间示意图。

图2是本发明的三维多约束零件容差空间示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-图2所示。