[发明专利]一种飞机部件蒙皮骨架匹配性预测方法

权利要求书

1.一种飞机部件蒙皮骨架匹配性预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：连接孔测量：测量并获取蒙皮连接孔和骨架连接孔的数据；

步骤2：测量数据整理：对骨架连接孔测量数据和蒙皮连接孔测量数据进行粗大误差剔除，对剔除后测量数据按实际孔位排序，剔除存在的对应关系不完整的测量数据，使剔除后的测量数据中蒙皮连接孔和骨架连接孔一一对应，根据骨架连接孔理论孔心和蒙皮连接孔理论孔心之间的偏移量，将每个骨架连接孔孔心沿骨架连接孔方向向量偏移，使偏移后孔心点表征的理论孔心和蒙皮理论孔心为同一几何特征点，关系式如下：

；

式中，为偏移后的骨架连接孔孔心；

步骤3：求解转换关系：利用奇异值分解方法，求解骨架偏移孔心测量点集合所在坐标系和蒙皮孔心测量点集合所在坐标系之间的转换关系分别为，其中代表所有点构成的集合，代表蒙皮连接孔孔心，代表所有连接孔孔心构成的集合，为3×3的旋转矩阵，代表蒙皮孔测量坐标系相对于骨架孔测量坐标系的空间旋转姿态，为3×1的平移矩阵，代表蒙皮孔测量坐标系原点相对于骨架孔测量坐标系原点的空间平移信息；

步骤4：错孔量计算：根据转换关系，将蒙皮点转换到骨架坐标系下，获得残差向量，考虑骨架连接孔方向向量，计算残差向量在骨架连接孔方向向量垂直平面内的投影，投影向量的模为错孔量，则满足以下关系式：

；

步骤5：构建连接安装模型：

连接件可安装的条件为：

上式中，为蒙皮连接孔孔径，为骨架连接孔孔径，为蒙皮骨架连接孔错孔量，为连接件可安装空间，为连接件直径；

步骤6：装配匹配性预测，其匹配性预测的评价准则为：

，骨架蒙皮制孔满足装配匹配性需要；

，骨架蒙皮制孔不满足装配匹配性要求。

2.根据权利要求1所述的一种飞机部件蒙皮骨架匹配性预测方法，其特征在于，在步骤2中，所述对骨架连接孔测量数据和蒙皮连接孔测量数据进行粗大误差剔除，其剔除方法包括以下步骤：

步骤2-1：计算骨架和蒙皮的孔位测量偏差的平均值和标准差；

步骤2-2：判断每个孔位测量数据的残余误差，如果有大于3倍标准差的残余误差测得值，即，则认为它含有粗大误差，进行剔除；

步骤2-3：重复步骤2-1和步骤2-2，直至骨架和蒙皮所有连接孔孔位测量数据的残余误差都在以内。

3.根据权利要求1或2所述的一种飞机部件蒙皮骨架匹配性预测方法，其特征在于，在步骤2中，所述对应关系不完整的测量数据包括：仅有骨架连接孔孔位数据而缺少蒙皮连接孔孔位数据和仅有蒙皮连接孔孔位数据而缺少骨架连接孔孔位数据。

4.根据权利要求1所述的一种飞机部件蒙皮骨架匹配性预测方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：

步骤3-1：对骨架连接孔测量点集合和蒙皮连接孔测量点集合，分别计算两组数据的重心：

；

步骤3-2：求解各点相对于重心的位移向量：

；

步骤3-3：利用重心位移向量，求得矩阵：

；

步骤3-4：对矩阵进行奇异值分解：

；

式中，为正交矩阵，为非负的对角矩阵；

步骤3-5：计算旋转矩阵和平移矩阵：

。

5.根据权利要求1所述的一种飞机部件蒙皮骨架匹配性预测方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：

步骤1-1：在蒙皮零件上所有连接孔制孔完成后，使用高精度测量设备测量获得蒙皮上连接孔的孔位孔径，记第个蒙皮连接孔孔位为，孔径为；

步骤1-2：在飞机部件骨架上所有连接孔制孔完成后，使用高精度测量设备测量获得骨架上连接孔的孔位孔径，记第个骨架连接孔孔位为，孔径为。

6.根据权利要求5所述的一种飞机部件蒙皮骨架匹配性预测方法，其特征在于，所述高精度测量设备为机床在线探头或三坐标测量机。