[发明专利]一种基于局部基准孔的移动式自动化系统在产品上定位和坐标系转换的方法

说明书

一种基于局部基准孔的移动式自动化系统在产品上定位和坐标系转换方法，其特征是首先通过移动或安装移动式自动化系统到局部制孔区域，通过设备上的孔位检测装置，对基准孔进行检测，从而确定基准孔在设备坐标系下的空间位置；其次，通过对比基准孔在产品坐标系下的空间位置，可以求解当前设备坐标系和产品坐标系的坐标系齐次变换矩阵，从而确定（定位）了设备坐标系在产品坐标系下的位置；最后，将加工点在产品坐标系下的位置，通过这个坐标系齐次变换矩阵转换到设备坐标系下，从而可以在设备坐标系下对基准孔所确定的局部区域的加工点进行加工。本发明方法简单易行，加工精度高。

技术领域

本发明涉及一种机械加工技术，尤其是一种机械加以中移动加工装备的定位技术，具体地说是一种基于局部基准孔的移动式自动化系统在产品上定位和坐标系转换方法，用于轻型移动式自动化系统(例如柔性轨道制孔系统、自主移动式自动化制孔系统、工业机器臂制孔系统)在产品部件表面的定位，并实现产品坐标系和设备坐标系之间的坐标系转换。通过这种定位方法和坐标转换方法，可以定位设备在产品坐标系下的位置，并且把产品坐标系下的加工点转换到设备坐标系下，为设备的部署和使用提供基础算法。

背景技术

在飞机、船舶等大尺寸产品装配的应用领域，尤其是在飞机装配过程中，由于装配工作手工操作多，机械化程度较低，因而飞机装配工作的劳动量很大，约占飞机制造总劳动量一半左右，装配工作的周期也占全机生产周期的50％～75％。进入批量生产阶段后，对于飞机装配自动化的需求日益急迫。对于飞机大部件对接的自动化装配技术，现存在如下几种解决方式。其一是基于工业机器人的自动化制孔系统，其二是自主移动式自动化制孔系统，其三是基于柔性轨道的自动化制孔系统。

无论哪种自动化系统都面临同样的技术问题，大尺寸产品有着不可避免的零件安装误差，且基准孔和加工点位置往往在产品坐标系下通过离线编程软件定义。这样就产生两个问题，一是如何确定设备在产品坐标系下的位置；二是如何将加工点的位置转换到设备坐标系下。

目前常见的方式是通过在工装上测量工具点，然后把产品坐标系转到绝对坐标系(车间或工装坐标系)下，然后再通过测量移动式设备在绝对坐标系的位置，来把产品坐标系和设备坐标系关联起来。但是这种做法除了方法复杂工作量大之外，还有一个重要的缺陷是，局部加工点往往不追求在整体空间的绝对精度，而是希望在局部区域的相对精度准确。因为每一个大尺寸产品局部区域都有安装误差，如果只考虑绝对精度的，反而可能造成局部区域超差，比如飞机蒙皮和长桁连接制孔的短边距问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有产品坐标系与移动式自动化系统坐标系确定转换工作量大，易造成局部区域超差的问题，发明一种基于局部基准孔的移动式自动化系统在产品上定位和坐标系转换的方法。

本发明的技术方案是：

一种基于局部基准孔的移动式自动化系统在产品上定位和坐标系转换方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，在每一个局部区域都布置至少2个基准孔；

其次，通过移动或安装移动式自动化系统到局部加工区域；

第三，通过所述移动式自动化系统上的孔位检测装置对基准孔进行检测，确定每个基准孔在设备坐标系下的空间位置；

第四，通过对比基准孔在产品坐标系下的空间位置，求解当前移动式自动化系统坐标系和产品坐标系的坐标系齐次变换矩阵，从而确定设备坐标系在产品坐标系下的位置；

最后，将加工点在产品坐标系下的位置，通过所述的坐标系齐次变换矩阵转换到设备坐标系下，从而可以在设备坐标系下对基准孔所确定的局部区域的加工点进行加工。

该区域加工完成后，设备可根据离线程序指令，按照当前坐标变换后的下一区域基准孔位置，自主运动并初定位到下一加工区域，检测基准孔并求解新的加工区域的坐标系齐次变换矩阵，进行精确定位并完成新区域的加工。