[发明专利]一种针对飞机大部件调姿的球铰中心标定方法

说明书

本发明公开了一种针对飞机大部件调姿的球铰中心标定方法，该方法在飞机部件托架上增制若干个ERS点，并标定球铰中心与ERS点的关系，在飞机部件调姿时可用激光跟踪仪直接测量ERS点，即可求解出定位器球铰中心位置。本发明可以大幅降低标定球铰中心所需的测量点数量，从而提高测量效率。

技术领域

本发明属于飞机部件位姿调节的技术领域，具体涉及一种针对飞机大部件调姿的球铰中心标定方法。

背景技术

PPPS串并联机构具备结构简单、承载能力强、精度高、工作性能稳定可靠等优点，是目前应用最广泛的飞机大部件姿态调整机构。PPPS调姿机构是由不少于3个定位器与大部件组成的并联机构，大部件外形尺寸的大小决定了定位器的数量，每个定位器是由3个相互正交的移动副组成的串联装置，定位器与大部件通过球铰连接。

在PPPS调姿机构中，定位器球铰中心位置是机构运动学正反解的关键参数，是并联调姿机构运动学解析的基础。在部件上架前，对于三个坐标轴均为主动控制的数控定位器而言，必须获取球铰中心的精确位置才能控制定位器移动来完成产品上架。在部件位姿拟合完成后，也必须获取球铰中心的精确位置才能进行调姿轨迹规划。

目前最常用的有两种方法来获取定位器球铰中心，第一种方法是在飞机部件上架前，利用激光跟踪仪在每个定位器球头表面上测量8-10个点，然后拟合出球头的中心。在大型飞机全机对接时，往往需要十几个甚至数十个数控定位器来完成调姿和对接，需要测量数百个点才能将每组定位器的球铰中心拟合出来，导致测量时间增加，降低了调姿系统的总体效率。

第二种常用的方法是通过增加辅助测量杆的方式来标定球铰中心坐标，每次调姿时不需要再重复对每个定位器表面进行测量，而只需要在辅助测量杆上测量一个标定点即可。但辅助测量杆对安装精度要求较高，而且制造、安装以及保存和管理也需要消耗一定的成本。

针对上述传统的球头中心标定方法存在的缺陷，本发明公开了一种针对飞机大部件调姿的球铰中心标定方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对飞机大部件调姿的球铰中心标定方法，实现对球头中心坐标的快速标定，大大提高了球头中心的标定效率。

本发明通过下述技术方案实现：

一种针对飞机大部件调姿的球铰中心标定方法，包括以下步骤：

步骤1、建立托架局部坐标系，并在托架上设置若干个不共线的ERS点，求得ERS点在局部坐标系中的局部坐标；

步骤2、建立托架全机坐标系，跟踪监测ERS点在全机坐标系中的全机坐标；

步骤3、根据ERS点的局部坐标和全机坐标求解托架局部坐标系与托架全机坐标系之间的位姿转换关系；

步骤4、在托架局部坐标系下在测量球头表面设置若干表面标定点，并通过若干表面标定点的坐标拟合出球头在托架局部坐标系中的局部中心坐标；

步骤5、根据步骤3中求出的托架局部坐标系与托架全机坐标系之间的位姿转换关系以及步骤4中求出的球头在托架局部坐标系中的局部中心坐标求出球头在托架全机坐标系中的全机中心坐标以完成球头中心的标定。

以托架的重心为原点建立托架局部坐标系，并在托架上设置若干个ERS点，所有的ERS点不能共线，且所有的ERS最优处于同一个平面内，通过激光跟踪仪测量ERS点在托架局部坐标系中的局部坐标。

在位姿调节空间中建立托架全机坐标系，然后通过激光跟踪仪测量ERS点在托架全机坐标系中的全机坐标，然后求解ERS点的局部坐标转换至全机坐标的坐标转换关系，上述坐标转换关系即为托架局部坐标系转换至托架全机坐标系的位姿转换关系。