[发明专利]一种基于温度补偿的数字化工装飞机坐标系恢复方法

说明书

本发明公开了一种基于温度补偿的数字化工装飞机坐标系恢复方法，依据数字化工装飞机坐标系标定时的参考温度和ERS点群坐标，结合再次恢复时的环境温度和ERS点群坐标，构建温度补偿系数及环境温度与参考温度下ERS点群坐标的补偿关系，求出ERS点群在参考温度时相对于测量设备坐标系的拟合坐标，通过最小二乘法，求出参考温度下的测量设备坐标系与飞机坐标系的变换关系，对标定的数字化工装飞机坐标系进行补偿，恢复基于温度补偿的数字化工装飞机坐标系，提高了数字化工装飞机坐标系的恢复准确度。

技术领域

本申请涉及飞机数字化测量领域，具体是指基于温度补偿的数字化工装飞机坐标系的恢复技术。

背景技术

数字化工装飞机坐标系是飞机数字化装配和检验的基准，要求具有稳定性。在数字化工装交付使用前，数字化工装上设置有测量点群——ERS点群，数字化工装用ERS点群坐标来标定飞机坐标系。数字化工装在使用和定检时，需要依据标定的ERS点群坐标再次恢复数字化工装飞机坐标系。

绝大多数的飞机装配车间都不是恒温车间，环境温度变化导致数字化工装热胀冷缩，ERS点发生位置偏离，再次恢复的数字化工装飞机坐标系与标定的飞机坐标系存在位姿差异，使得飞机装配基准发生偏离。以某新一代大型飞机装配为例，数字化工装的长度为30米，年平均环境温差超过10℃，要求数字化工装飞机坐标系恢复时的偏离不能超过0.2mm。实际上，10℃温差对10米长的数字化工装飞机坐标系的偏离就超过了1.2mm，如果在恢复数字化工装飞机坐标系时不做温度补偿，所制造出的飞机，将存在严重的质量问题。

当前所采用的保持数字化工装飞机坐标系稳定性的方法有：一是控制车间温度，使数字化工装置于恒温车间；二是采用热胀冷缩系数较小的材料来制造数字化工装，如采用殷钢。上述技术方案的出发点均为控制数字化工装的变形，但是在实际操作过程中，上述技术方案都存在成本过高的问题，可操作性不强，可推广性不大。

发明内容

为了解决数字化工装飞机坐标系再次恢复时温度稳定性差的问题，发明了基于温度补偿的数字化工装飞机坐标系恢复方法。

本发明采用以下技术方案：

一种基于温度补偿的数字化工装飞机坐标系恢复方法，其特征在于数字化工装飞机坐标系由ERS点群的坐标恢复，ERS点群由3个及以上的ERS点组成，ERS点群包络数字化工装，包含以下步骤：

步骤1获取数字化工装飞机坐标系{P}的标定温度：RF；

步骤2获取ERS点群在RF温度相对于{P}的标定坐标

步骤3记录恢复{P}时的环境温度：RE；

步骤4记录数字化工装的热胀冷缩系数：C；

步骤5记录ERS点群在RE温度相对于测量设备坐标系{M}的实际坐标

步骤6求出RE与RF的差值

步骤7构建温度补偿系数δ：

步骤8构建ERS点群经温度补偿后相对于{M}的拟合坐标

步骤9在RF温度，构建含有六个未知量的函数min(X Y Z A Β Γ)，求解函数取得最小值时未知量的解：

其中，c表示cos，s表示sin式6；

求解得：

步骤10在RF温度，构建{M}相对于{P}的位姿