[发明专利]一种适用于船用大型流体装卸设备的尺寸测验方法

权利要求书

1.一种适用于船用大型流体装卸设备的尺寸测验方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，对流体装卸设备整机进行构型参数化；

步骤2，对机械构型进行分析，进行数字化建模；

步骤3，创建位姿传递函数；

步骤4，对位姿传递函数进行求解，获得流体装卸设备的尺寸参数。

2.根据权利要求1所述的适用于船用大型流体装卸设备的尺寸测验方法，其特征在于，步骤1所述对流体装卸设备整机进行构型参数化，即对机械结构本身进行轮廓化，具体包括：

对各个支撑结构的杆长进行参数化，表示为a或d，对结构关节的转动角度进行参数化，表示为θ，得到构型参数；a、d即为最终要检测的尺寸数据结果。

3.根据权利要求2所述的适用于船用大型流体装卸设备的尺寸测验方法，其特征在于，步骤2所述对机械构型进行分析，进行数字化建模，具体包括：

以每个可活动的机械关节轴心为坐标系原点，建立若干个DH坐标系，建立的若干个DH坐标系，用表示由坐标系{i-1}到坐标系{i}之间的变换关系；

从坐标系{i-1}到坐标系{i}，坐标系{i-1}的x方向上，两个坐标系原点的偏移量都用a表示；从坐标系{i-1}到坐标系{i}，坐标系{i}的z方向上，两个坐标系原点的偏移量都用d表示，则对各个支撑结构的杆长进行参数化，表示为a_1～i或d_1～i，对结构关节的转动角度进行参数化，表示为θ_1～i，矩阵T由参数{a_1～i,d_1～i,θ_1～i}组成；a_i或d_i、θ_i分别表示坐标系{i}中的杆长参数和转动角度参数。

4.根据权利要求3所述的适用于船用大型流体装卸设备的尺寸测验方法，其特征在于，所述建立DH坐标系中建立基坐标系，具体为：

定义流体装卸设备的地表基座中心点为初始坐标系O点，以O点出发，设备的正前方、左方、上方三个维度定义为{x，y，z}三个坐标轴的正向，每个轴方向上距离坐标O点的距离即为该轴方向的坐标，当前的设备末端接口的坐标即为{x，y，z}，表示其距离基座O点的真实距离为x、y、z，单位为mm，该距离数据可实际测量。

5.根据权利要求4所述的适用于船用大型流体装卸设备的尺寸测验方法，其特征在于，步骤3所述创建位姿传递函数，具体包括：

通过多个矩阵T变换，根据机械结构杆长参数和建立的坐标系关系，计算出表示流体装卸设备的末端接口相对于基坐标系位置距离的矩阵：

其中，为末端姿态旋转矩阵，描述了机械末端的姿态，表示机械末端相对于基坐标系的位置；

其中，由参数{a_1～i,d_1～i,θ_1～i}表示；

进而，得到末端位置坐标{x，y，z}与参数{a_1～i,d_1～i,θ_1～i}的数学模型函数；

进一步地，通过矩阵变换，得到尺寸参数{a_1～i,d_1～i}由{x，y，z，θ_1～i}表达的位姿传递函数。

6.根据权利要求5所述的适用于船用大型流体装卸设备的尺寸测验方法，其特征在于，步骤4所述对位姿传递函数进行求解，获得流体装卸设备的尺寸参数，具体包括：

步骤4-1，转动角信息传感，具体为：

将角度传感器安装在各个关节角位置，通过结构转动带动角度传感器转动，通过传动比计算后，感知流体装卸设备各个活动关节的精确转动角度θ_1～i；

步骤4-2，通过变换流体装卸设备的姿态，实际测量获取多组位姿传递函数中的{x，y，z，θ_1～i}实际值；

步骤4-3，利用步骤4-2获得的多组数据对位姿传递函数进行求解，获得流体装卸设备尺寸参数{a_1～i,d_1～i}。

7.一种适用于船用大型流体装卸设备的尺寸测验系统，其特征在于，所述系统包括：

参数化模块，用于对流体装卸设备整机进行构型参数化；

建模模块，用于对机械构型进行分析，进行数字化建模；

函数构建模块，用于创建位姿传递函数；

求解模块，用于对位姿传递函数进行求解，获得流体装卸设备的尺寸参数。