[发明专利]大型工件实际坐标系构建方法及其应用

权利要求书

1.一种大型工件实际坐标系构建方法，在所述大型工件的检测/安装工位内设有基座，所述基座上固定有多个定位销，各定位销的底面处于同一平面；

当大型工件进入到该工位时，其落位在基座上，所述定位销插入到待测工件上对应的定位孔内，实现对大型工件的定位、支撑；

预先进行以下过程：

根据大型工件的理论数模建立工件理论坐标系；

选择多个定位销记为待测定位销，标定所述待测定位销在所述工件理论坐标系下的理论位置坐标(X_ni，Y_ni，Z_ni)，其中i＝1，2，…，m，m为定位销的数量；

其中，位置坐标为定位销的中轴线与其底面之间交点的坐标值；

记由坐标Z_ni建立的平面为理论Z平面；

多个待测定位销能够限制工件在X、Y、Z三个方向的直线运动和围绕X、Y、Z旋转的六个自由运动度；

其特征在于，实际使用过程中，利用如下步骤，建立大型工件的实际坐标系：

步骤一、当大型工件落位在基座上，利用标定好的三维测量系统分别测量每个待测定位销露出的销体；

所述销体呈圆柱状，拟合销体得到其在工件理论坐标系下中心坐标(X_ci，Y_ci，Z_ci)，并将中心坐标投影到所述理论Z平面上，将投影后的坐标记为实测坐标(X_ai，Y_ai，Z_ai)；

步骤二、求解实测坐标(X_ai，Y_ai，Z_ai)与预先标定的理论位置坐标(X_ni，Y_ni，Z_ni)之间的旋转平移转换关系T_转；

其中，w_x、w_y、w_z为旋转矩阵的构成参数，T_x、T_y、T_z为平移矩阵的构成参数；

步骤三、利用T_转将所述工件理论坐标系旋转、平移，将旋转、平移后的坐标系记为大型工件的实际坐标系。

2.如权利要求1所述大型工件实际坐标系构建方法，其特征在于，所述待测定位销包括至少三个非共线的主定位销；

所述主定位销根据基座的理论数模获取；

在步骤二中，根据Bursa模型求解T_转。

3.如权利要求1所述大型工件实际坐标系构建方法，其特征在于，所述待测定位销包括至少四个非共面的定位销；

在步骤二中，根据刚体变换求解T_转。

4.如权利要求2或3所述大型工件实际坐标系构建方法，其特征在于，还包括步骤四：标记一个或多个定位销为第一定位销，利用第一定位销对实际坐标系进行以下修正，具体包括以下步骤：

I、利用三维测量系统测量第一定位销的位置坐标，并将该位置坐标转换到当前实际坐标系下，记为第一位置坐标，计算第一位置坐标与第一定位销的理论位置坐标之间的偏差；

所述第一定位销的理论位置坐标为：大型工件落位之前，第一定位销在工件理论坐标系下的理论位置坐标，其通过预先标定获得；

若第一定位销有多个，则分别计算各第一定位销与理论位置坐标之间的偏差，将偏差最大值记为差值A；

II、判断差值A是否超过预设公差ε，若否，则当前的实际坐标系符合要求；

若是，则当前的实际坐标系不符合要求，计算第一位置坐标与第一定位销的理论位置坐标之间的旋转平移转换关系T_修；根据T_修，将当前实际坐标系旋转、平移，建立新的实际坐标系；

III、利用新的实际坐标系，重复步骤I、II，直到差值A不超出预设公差ε，存储最后一次迭代得出的实际坐标系。

5.如权利要求4所述大型工件实际坐标系构建方法，其特征在于，所述第一定位销中包括多个主定位销，预设公差ε取值为0.01～0.1mm。