CN105678023B - 一种飞机壁板卧式自动钻铆机的运动参数辨识方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种飞机壁板卧式自动钻铆机的运动参数辨识方法,包括:1)建立设备基坐标系、各运动轴子坐标系及末端TCP坐标系;2)进行运动学分析,建立理想运动学模型和实际运动学模型;并结合两基坐标系与装配坐标系的转换关系,对双设备末端位姿的描述;3)安装激光跟踪仪测量用反射镜;将激光跟踪仪放置在适当位置,并根据待辨识运动参数的数目,确定所需测量点的个数;4)改变两数控定位设备的各运动副变量,计算测量点理论位置坐标和测量点实际位置坐标;5)将各测量点的理论位置坐标与实际位置坐标相匹配,充分考虑自动钻铆机双末端相对位姿精度的要求,构建优化目标函数,并利用L‑M算法对两数控定位设备的运动参数进行同步辨识。
Description
技术领域
本发明涉及飞机装配技术与装备领域,尤其涉及一种飞机壁板卧式自动钻铆机的运动参数辨识方法。
背景技术
飞机装配作为飞机制造中极其重要的一环,在很大程度上决定了飞机的最终质量、制造成本和交货周期,是整个飞机制造过程中的关键和核心技术。由于飞机装配过程中涉及到大量的制孔和紧固件连接过程,因此,制孔与紧固件连接的质量和效率,将成为影响飞机整体装配质量和效率的重要因素。
飞机壁板卧式自动钻铆机是飞机装配中重要的制孔与紧固件连接设备,能够自动完成飞机壁板中直径小于6mm的铆接孔的定位、制孔、锪窝、除尘、插钉、压铆等操作。它由制孔插钉侧机床和镦紧侧机床组成,两侧设备通过协同工作实现高质量自动化钻铆过程。结合飞机壁板铆接的质量要求可知,保证自动钻铆机中两侧设备末端的协调与相对位姿精度,是保证钻铆质量、提高整机装配质量所不可缺少的一部分。
在飞机壁板卧式自动钻铆机的复杂系统中,影响设备整体的协调与工作精度的因素有很多,其中数控定位设备的运动模型误差是造成末端位姿误差的重要误差之一,这不仅会大大降低设备的反解精度,严重影响双定位设备的协调工作,甚至可能导致制孔偏斜、插钉和铆接过程不协调等严重问题,使设备和壁板的受力状态恶化,甚至破坏铆钉或壁板。飞机壁板的钻铆质量对后续装配工序也会产生影响,严重的会降低整机装配质量和气动外形特性,最终缩短其使用寿命。
由于零部件的制造与装配误差,实际设备的各子坐标系均存在坐标轴的偏转误差。为提高运动学模型的精度,在对设备的运动学分析与建模中引入运动参数,对理想运动学模型进行修正。在当前研究和应用中,多以设备末端的绝对位置误差最小为优化目标函数,采用各种参数辨识方法得到运动参数值。但该运动参数辨识过程中,仅考虑了单设备的绝对位置精度要求,仅能够满足单台设备对运动模型的修正。
现有飞机壁板卧式自动钻铆机是双设备协同工作的复杂系统,亟需一种便捷准确的方法对双设备运动参数进行辨识。需充分考虑双设备末端的相对位姿精度要求,更加准确地实现对双设备系统运动学模型的修正,从而保证精确的运动学反解与控制,实现高质量自动化钻铆,最终提升整机的装配质量。
发明内容
为克服现有技术的不足,本发明提出一种飞机壁板卧式自动钻铆机的运动参数辨识方法,考虑双定位设备末端的相对位姿精度要求,实现对双定位设备运动参数的辨识和运动学模型的修正,从而保证精确的运动学反解与控制,实现高质量自动化钻铆,最终提升整机的装配质量。
本发明所采用的具体技术方案如下:
一种飞机壁板卧式自动钻铆机的运动参数辨识方法,包括如下步骤:
1)在飞机壁板卧式自动钻铆机系统中,建立镦紧侧机床和制孔插钉侧机床的设备基坐标系、各运动轴子坐标系及末端TCP坐标系等,其中各坐标系均与其设备基坐标系的坐标轴方向保持一致;
2)对飞机壁板卧式自动钻铆机进行运动学分析,建立理想运动学模型;确定两数控定位设备的运动参数,建立实际运动学模型;并结合两基坐标系与装配坐标系的转换关系,实现在装配坐标系下对两数控定位设备末端位姿的描述;
3)在飞机壁板卧式自动钻铆机的两数控定位设备上,分别安装激光跟踪仪测量用反射镜,将激光跟踪仪放置在合适位置;并根据待辨识运动参数的数目,确定所需测量点的个数;
4)改变飞机壁板卧式自动钻铆机中两数控定位设备的各运动副变量,通过实际运动学模型计算理论末端位置的表达式,得到测量点理论位置坐标;并利用激光跟踪仪测量实际末端位置,得到测量点实际位置坐标;
5)将各测量点的理论位置坐标与实际位置坐标相匹配,充分考虑自动钻铆机双末端相对位姿精度的要求,构建合适的优化目标函数,并利用L-M算法对两数控定位设备的运动参数进行同步辨识,实现对飞机壁板卧式自动钻铆机理想运动学模型的综合修正。
所述的飞机壁板卧式自动钻铆机的运动参数辨识方法,每台数控定位设备有X、Y、Z、A、B五个运动轴,考虑零部件制造与装配误差引入运动参数,建立实际运动学模型;改变各运动副变量使设备末端达到若干位置,并得到其理论位置坐标与实际位置坐标;在优化目标函数中充分考虑自动钻铆机双末端相对位姿精度要求,利用L-M算法实现对两数控定位设备运动参数的同步辨识。
所述的步骤1)的具体步骤如下:
1.1)将飞机壁板卧式自动钻铆机中两数控定位设备的基坐标系原点分别表示为O1和O2,末端位姿以向量pv=[px,py,pz,vx,vy,vz]表示。其中,[px,py,pz]表示设备末端TCP坐标系的原点在其基坐标系Oi(i=1,2)下的位置坐标,[vx,vy,vz]表示设备末端TCP坐标系的Y轴姿态向量;
1.2)定义飞机壁板卧式自动钻铆机中的各坐标系:数控定位设备的基坐标系Oi(i=1,2),各运动轴子坐标系Xi、Zi、Yi、Ai、Bi(i=1,2),工件坐标系Ow,以及装配坐标系R;其中,各子坐标系均与其设备基坐标系的坐标轴方向保持一致。
所述的步骤2)的具体步骤如下:
2.1)对飞机壁板卧式自动钻铆机作运动学分析,并建立制孔插钉侧数控定位设备(数控定位设备Ⅰ)和镦紧侧数控定位设备(数控定位设备Ⅱ)的理想运动学模型:
其中,表示从坐标系M到坐标系N的理想齐次变换矩阵;Oj(j=1,2)表示数控定位设备j的基坐标系;Xi、Zi、Yi、Ai、Bi(i=1,2)表示数控定位设备i的各运动轴对应的子坐标系;tj(j=1,2)表示数控定位设备j的末端TCP坐标系;Tj i(j=1,2)表示数控定位设备j从基坐标系Oj到末端TCP坐标系的理想齐次变换矩阵;
2.2)对数控定位设备Ⅰ和数控定位设备Ⅱ的各运动副进行分析,确定引入的运动参数个数分别为np1和np2,建立实际运动学模型:
2.3)依据两数控定位设备的实际运动学模型、基坐标系与装配坐标系的转换关系,实现装配坐标系下对双设备末端位姿的描述:
其中,表示从坐标系M到坐标系N的齐次变换矩阵;R表示装配坐标系;Oj(j=1,2)表示数控定位设备j的基坐标系;tj(j=1,2)表示数控定位设备j的末端TCP坐标系;Tj(j=1,2)表示从数控定位设备j的基坐标系Oj到末端TCP坐标系的齐次变换矩阵;RTj(j=1,2)表示从装配坐标系到数控定位设备j的末端TCP坐标系的齐次变换矩阵。
所述的步骤3)的具体步骤如下:
3.1)在飞机壁板卧式自动钻铆机的两数控定位设备上,分别安装激光跟踪仪测量用反射镜;
3.2)将激光跟踪仪摆放在适当位置,使其测量范围能够覆盖到两数控定位设备的运动范围;
3.3)在数控定位设备Ⅰ和数控定位设备Ⅱ的实际运动学模型中,引入运动参数的数目分别为np1和np2,计算得钻铆机中待辨识运动参数的总数目np:
np=np1+np2
由此,确定所需测量点的个数n:n≥np。
所述的步骤(4)的具体步骤如下:
4.1)对数控定位设备Ⅰ,给定n组运动副变量值,根据其末端TCP坐标系到装配坐标系的转换关系RT1,计算其末端TCP点在装配坐标系下的理论位置坐标PAi(i=1,2,…,n);
4.2)对应n组运动副变量值,当数控定位设备Ⅰ运动完成后,使用激光跟踪仪测量其末端位置,并将其测量值转化至装配坐标系下,记录为数控定位设备Ⅰ末端TCP点在装配坐标系下的实际位置坐标PBi(i=1,2,…,n);
4.3)对应数控定位设备Ⅰ的n个位姿状态,根据数控定位设备Ⅱ的理想运动学模型进行反解,计算数控定位设备Ⅱ的n组运动副变量;
4.4)按照步骤4.1)和步骤4.2)中同样的方法,计算n组运动副变量所对应的数控定位设备Ⅱ末端TCP点在装配坐标系下的理论位置坐标PCi(i=1,2,…,n)和实际位置坐标PDi(i=1,2,…,n)。
所述的步骤5)的具体步骤如下:
5.1)明确待辨识参数:数控定位设备Ⅰ的运动参数p1,个数为np1;数控定位设备Ⅱ的运动参数p2,个数为np2;优化参数的总个数np=np1+np2;测量点的数目为n≥np;
5.2)设定各运动参数的优化初值为零;
5.3)考虑到飞机壁板卧式自动钻铆机对双末端相对位姿精度的要求,构建合适的优化目标函数:
其中,PAi、PBi(i=1,2,…,n)分别表示数控定位设备Ⅰ的末端TCP点在装配坐标系下的理论位置坐标和实际位置坐标;PCi、PDi(i=1,2,…,n)分别表示数控定位设备Ⅱ的末端TCP点在装配坐标系下的理论位置坐标和实际位置坐标;表示数控定位设备Ⅰ末端TCP点的实际位置与理论位置之差,即绝对位置误差;表示数控定位设备Ⅱ末端TCP点的实际位置与理论位置之差,即绝对位置误差;表示数控定位设备Ⅰ末端TCP的实际位置和数控定位设备Ⅱ末端TCP的实际位置之差,即相对位置误差;
5.4)优化过程中,采用L-M算法;收敛条件中,设置辨识参数的最小变化量和优化目标函数的最大许可变化量为10e-9,其他收敛条件为默认值。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
(1)针对飞机壁板卧式自动钻铆机,提出了一种双机床运动参数的辨识方法,能有效提高双定位设备复杂系统的运动学建模精度;
(2)该自动钻铆机系统的运动参数辨识方法,将两设备末端的相对位置精度纳入目标函数中,使运动参数的最优值更符合设备的性能需求,有助于保证钻铆机双定位设备末端的相对位置精度;
(3)该自动钻铆机系统的运动参数辨识方法,能够实现对两数控定位设备运动参数的同步辨识,节省了复杂设备系统的参数辨识时间;
(4)为多协同工作设备的运动参数辨识提供了一种思路,将多设备看做一个整体进行分析和建模,能够提高辨识参数对系统模型的整体修正效果,提高设备各末端的协同工作精度,有助于保证飞机装配中的制孔与紧固件连接的质量,提升飞机部件整体的装配质量与装配效率。
附图说明
图1为飞机壁板卧式自动钻铆机的轴测图;
图2为飞机壁板卧式自动钻铆机的俯视图;
图3为飞机壁板卧式自动钻铆机的坐标系建立和运动学建模示意图;
图4为飞机壁板卧式自动钻铆机的坐标系简化示意图;
图中:制孔插钉侧机床1,制孔插钉侧数控定位设备2,制孔插钉执行器3,镦紧侧数控定位设备4,镦紧侧机床5,镦紧头6。
具体实施方式
如图1-图2所示,飞机壁板卧式自动钻铆机是由制孔插钉侧机床1、镦紧侧机床5组成,其中制孔插钉侧机床1是由制孔插钉侧数控定位设备2和制孔插钉执行器3组成,镦紧侧机床5是由镦紧侧数控定位设备4和镦紧头6组成;飞机壁板由壁板工装固定。
如图3所示,飞机壁板卧式自动钻铆机中每台数控定位设备都有X、Y、Z、A、B五个运动轴,定义各坐标系并表明运动学建模过程。
如图4所示,通过外部测量系统对飞机壁板卧式自动钻铆机进行测量,示意简图表明了主要坐标系之间的关系。
本发明的飞机壁板卧式自动钻铆机运动参数辨识方法的步骤如下:
(1)在飞机壁板卧式自动钻铆机系统中,建立镦紧侧机床和制孔插钉侧机床的设备基坐标系、各运动轴子坐标系及末端TCP坐标系等,其中各坐标系均与其设备基坐标系的坐标轴方向保持一致。具体实施步骤如下:
1.1:将飞机壁板卧式自动钻铆机中两数控定位设备的基坐标系原点分别表示为O1和O2,末端位姿以向量pv=[px,py,pz,vx,vy,vz]表示。其中,[px,py,pz]表示设备末端TCP坐标系的原点在其基坐标系Oi(i=1,2)下的位置坐标,[vx,vy,vz]表示设备末端TCP坐标系的Y轴姿态向量;
1.2:定义飞机壁板卧式自动钻铆机中的各坐标系:数控定位设备的基坐标系Oi(i=1,2),各运动轴子坐标系Xi、Zi、Yi、Ai、Bi(i=1,2),工件坐标系Ow,以及装配坐标系R;其中,各子坐标系均与其设备基坐标系的坐标轴方向保持一致。
(2)对飞机壁板卧式自动钻铆机进行运动学分析,建立理想运动学模型;确定两数控定位设备的运动参数,建立实际运动学模型;并结合两基坐标系与装配坐标系的转换关系,实现在装配坐标系下对双设备末端位姿的描述。具体实施步骤如下:
2.1:对飞机壁板卧式自动钻铆机作运动学分析,并建立制孔插钉侧数控定位设备(数控定位设备Ⅰ)和镦紧侧数控定位设备(数控定位设备Ⅱ)的理想运动学模型:
其中,表示从坐标系M到坐标系N的理想齐次变换矩阵;Oj(j=1,2)表示数控定位设备j的基坐标系;Xi、Zi、Yi、Ai、Bi(i=1,2)表示数控定位设备i的各运动轴对应的子坐标系;tj(j=1,2)表示数控定位设备j的末端TCP坐标系;Tj i(j=1,2)表示数控定位设备j从基坐标系Oj到末端TCP坐标系的理想齐次变换矩阵;
2.2:对数控定位设备Ⅰ和数控定位设备Ⅱ的各运动副进行分析,确定引入的运动参数个数分别为np1和np2,建立实际运动学模型:
2.3:依据两数控定位设备的实际运动学模型、基坐标系与装配坐标系的转换关系,实现装配坐标系下对双设备末端位姿的描述:
其中,表示从坐标系M到坐标系N的齐次变换矩阵;R表示装配坐标系;Oj(j=1,2)表示数控定位设备j的基坐标系;tj(j=1,2)表示数控定位设备j的末端TCP坐标系;Tj(j=1,2)表示从数控定位设备j的基坐标系Oj到末端TCP坐标系的齐次变换矩阵;RTj(j=1,2)表示从装配坐标系到数控定位设备j的末端TCP坐标系的齐次变换矩阵。
(3)在飞机壁板卧式自动钻铆机的两数控定位设备上,分别安装激光跟踪仪测量用反射镜;将激光跟踪仪放置在合适位置;并根据待辨识运动参数的数目,确定所需测量点的个数。具体实施步骤如下:
3.1:在飞机壁板卧式自动钻铆机的两数控定位设备上,分别安装激光跟踪仪测量用反射镜;
3.2:将激光跟踪仪摆放在适当位置,使其测量范围能够覆盖到两数控定位设备的运动范围;
3.3:在数控定位设备Ⅰ和数控定位设备Ⅱ的实际运动学模型中,引入运动参数的数目分别为np1和np2,计算得钻铆机中待辨识运动参数的总数目np:
np=np1+np2
由此,确定所需测量点的个数n:n≥np。
(4)改变飞机壁板卧式自动钻铆机中两数控定位设备的各运动副变量,通过实际运动学模型计算理论末端位置的表达式,得到测量点理论位置坐标;并利用激光跟踪仪测量实际末端位置,得到测量点实际位置坐标。具体实施步骤如下:
4.1:对数控定位设备Ⅰ,给定n组运动副变量值,根据其末端TCP坐标系到装配坐标系的转换关系RT1,计算其末端TCP点在装配坐标系下的理论位置坐标PAi(i=1,2,…,n);
4.2:对应n组运动副变量值,当数控定位设备Ⅰ运动完成后,使用激光跟踪仪测量其末端位置,并将其测量值转化至装配坐标系下,记录为数控定位设备Ⅰ末端TCP点在装配坐标系下的实际位置坐标PBi(i=1,2,…,n);
4.3:对应数控定位设备Ⅰ的n个位姿状态,根据数控定位设备Ⅱ的理想运动学模型进行反解,计算数控定位设备Ⅱ的n组运动副变量;
4.4:按照步骤(4.1)(4.2)中同样的方法,计算n组运动副变量所对应的数控定位设备Ⅱ末端TCP点在装配坐标系下的理论位置坐标PCi(i=1,2,…,n)和实际位置坐标PDi(i=1,2,…,n)。
(5)将各测量点的理论位置坐标与实际位置坐标相匹配,充分考虑自动钻铆机双末端相对位姿精度的要求,构建合适的优化目标函数,并利用L-M算法对两数控定位设备的运动参数进行同步辨识,实现对飞机壁板卧式自动钻铆机理想运动学模型的综合修正。具体实施步骤如下:
5.1:明确待辨识参数:数控定位设备Ⅰ的运动参数p1,个数为np1;数控定位设备Ⅱ的运动参数p2,个数为np2;优化参数的总个数np=np1+np2;测量点的数目为n≥np;
5.2:设定各运动参数的优化初值为零;
5.3:考虑到飞机壁板卧式自动钻铆机对双末端相对位姿精度的要求,构建合适的优化目标函数:
其中,PAi、PBi(i=1,2,…,n)分别表示数控定位设备Ⅰ的末端TCP点在装配坐标系下的理论位置坐标和实际位置坐标;PCi、PDi(i=1,2,…,n)分别表示数控定位设备Ⅱ的末端TCP点在装配坐标系下的理论位置坐标和实际位置坐标;表示数控定位设备Ⅰ末端TCP点的实际位置与理论位置之差,即绝对位置误差;表示数控定位设备Ⅱ末端TCP点的实际位置与理论位置之差,即绝对位置误差;表示数控定位设备Ⅰ末端TCP的实际位置和数控定位设备Ⅱ末端TCP的实际位置之差,即相对位置误差;
5.4:优化过程中,采用L-M算法;收敛条件中,设置辨识参数的最小变化量和优化目标函数的最大许可变化量为10e-9,其他收敛条件为默认值。
以上所述仅为本发明的较佳实施举例,并不用于限制本发明,凡在本发明精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种飞机壁板卧式自动钻铆机的运动参数辨识方法,其特征在于,包括步骤:
1)在飞机壁板卧式自动钻铆机系统中,建立镦紧侧机床和制孔插钉侧机床的设备基坐标系、各运动轴子坐标系及末端TCP坐标系,其中各坐标系均与对应的设备基坐标系的坐标轴方向保持一致;
2)对飞机壁板卧式自动钻铆机进行运动学分析,建立理想运动学模型;确定两数控定位设备的运动参数,建立实际运动学模型;并结合两基坐标系与装配坐标系的转换关系,实现在装配坐标系下对镦紧侧机床和制孔插钉侧机床末端位姿的描述;
所述的步骤2)包括:
2.1):对飞机壁板卧式自动钻铆机作运动学分析,并建立理想运动学模型,其中,制孔插钉侧数控定位设备为数控定位设备1,镦紧侧数控定位设备为数控定位设备2:
其中,表示从坐标系M到坐标系N的理想齐次变换矩阵;Oj表示数控定位设备j的基坐标系,j=1,2;Xk、Zk、Yk、Ak、Bk表示数控定位设备k的各运动轴对应的子坐标系,k=1,2;tj表示数控定位设备j的末端TCP坐标系,j=1,2;Tj i表示数控定位设备j从基坐标系Oj到末端TCP坐标系的理想齐次变换矩阵,j=1,2;
2.2):对制孔插钉侧数控定位设备和镦紧侧数控定位设备的各运动副进行分析,确定引入的运动参数个数分别为np1和np2,建立实际运动学模型:
其中,表示从坐标系M到坐标系N的齐次变换矩阵,Tj表示从数控定位设备j的基坐标系Oj到末端TCP坐标系的齐次变换矩阵,j=1,2;
2.3):依据两数控定位设备的实际运动学模型、两基坐标系与装配坐标系的转换关系,实现装配坐标系下对镦紧侧机床和制孔插钉侧机床末端位姿的描述:
其中,表示从坐标系M到坐标系N的齐次变换矩阵;R表示装配坐标系;Oj表示数控定位设备j的基坐标系,j=1,2;tj表示数控定位设备j的末端TCP坐标系,j=1,2;Tj表示从数控定位设备j的基坐标系Oj到末端TCP坐标系的齐次变换矩阵,j=1,2;RTj表示从装配坐标系到数控定位设备j的末端TCP坐标系的齐次变换矩阵,j=1,2;
3)在飞机壁板卧式自动钻铆机的两数控定位设备上,分别安装激光跟踪仪测量用反射镜,并摆放激光跟踪仪,使其测量范围能够覆盖到两数控定位设备的运动范围,再根据待辨识运动参数的数目,确定所需测量点的个数;
4)改变两数控定位设备的各运动副变量,通过所述的实际运动学模型计算理论末端位置的表达式,得到测量点理论位置坐标;并利用激光跟踪仪测量实际末端位置,得到测量点实际位置坐标;
5)将各测量点的理论位置坐标与实际位置坐标相匹配,充分考虑自动钻铆机双末端相对位姿精度的要求,构建合理的优化目标函数,并利用L-M算法对两数控定位设备的运动参数进行同步辨识,实现对飞机壁板卧式自动钻铆机理想运动学模型的修正;
所述的步骤5)包括:
5.1):确定待辨识参数:制孔插钉侧数控定位设备的运动参数p1,个数为np1;镦紧侧数控定位设备的运动参数p2,个数为np2;优化参数的总个数np=np1+np2;测量点的数目为n≥np;
5.2):设定各运动参数的优化初值为零;
5.3):根据飞机壁板卧式自动钻铆机对双末端的相对位姿精度,构建优化目标函数:
其中,PAi、PBi分别表示制孔插钉侧数控定位设备的末端TCP点在装配坐标系下的理论位置坐标和实际位置坐标,i=1,2,…,n;PCi、PDi分别表示镦紧侧数控定位设备的末端TCP点在装配坐标系下的理论位置坐标和实际位置坐标,i=1,2,…,n;表示制孔插钉侧数控定位设备末端TCP点的实际位置与理论位置之差,即绝对位置误差;表示镦紧侧数控定位设备末端TCP点的实际位置与理论位置之差,即绝对位置误差;表示制孔插钉侧数控定位设备末端TCP的实际位置和镦紧侧数控定位设备末端TCP的实际位置之差,即相对位置误差;
5.4):优化过程中,采用L-M算法;收敛条件中,设置辨识参数的最小变化量和优化目标函数的最大许可变化量均为10e-9。
2.如权利要求1所述的飞机壁板卧式自动钻铆机的运动参数辨识方法,其特征在于,每台数控定位设备有X、Y、Z、A、B五个运动轴,考虑零部件制造与装配误差引入运动参数,建立实际运动学模型;改变各运动副变量使设备末端达到若干位置,并得到其理论位置坐标与实际位置坐标;在优化目标函数中充分考虑自动钻铆机双末端相对位姿精度要求,利用L-M算法实现对两数控定位设备运动参数的同步辨识。
3.如权利要求1或2所述的飞机壁板卧式自动钻铆机的运动参数辨识方法,其特征在于,所述的步骤1)包括:
1.1):将制孔插钉侧数控定位设备和镦紧侧数控定位设备的基坐标系原点分别表示为O1和O2,末端位姿以向量pv=[px,py,pz,vx,vy,vz]表示;其中,[px,py,pz]表示设备末端TCP坐标系的原点在其基坐标系Oi下的位置坐标,i=1,2,[vx,vy,vz]表示设备末端TCP坐标系的Y轴姿态向量;
1.2):定义数控定位设备的基坐标系Oi,i=1,2,各运动轴子坐标系Xk、Zk、Yk、Ak、Bk,k=1,2,工件坐标系Ow,以及装配坐标系R。
4.如权利要求1或2所述的飞机壁板卧式自动钻铆机的运动参数辨识方法,其特征在于,在所述的步骤3)包括:
3.1)在飞机壁板卧式自动钻铆机的两数控定位设备上,分别安装激光跟踪仪测量用反射镜;
3.2)将激光跟踪仪摆放在适当位置,使其测量范围能够覆盖到两数控定位设备的运动范围;
3.3)在制孔插钉侧数控定位设备和镦紧侧数控定位设备的实际运动学模型中,引入运动参数的数目分别为np1和np2,计算得钻铆机中待辨识运动参数的总数目np:
np=np1+np2
由此,确定所需测量点的个数n:n≥np。
5.如权利要求1或2所述的飞机壁板卧式自动钻铆机的运动参数辨识方法,其特征在于,所述的步骤4)包括:
4.1):对制孔插钉侧数控定位设备,给定n组运动副变量值,根据其末端TCP坐标系到装配坐标系的转换关系RT1,计算其末端TCP点在装配坐标系下的理论位置坐标PAi,i=1,2,…,n;
4.2):对应n组运动副变量值,当制孔插钉侧数控定位设备运动完成后,使用激光跟踪仪测量其末端位置,并将其测量值转化至装配坐标系下,记录为制孔插钉侧数控定位设备末端TCP点在装配坐标系下的实际位置坐标PBi,i=1,2,…,n;
4.3):对应制孔插钉侧数控定位设备的n个位姿状态,根据镦紧侧数控定位设备的理想运动学模型进行反解,计算镦紧侧数控定位设备的n组运动副变量;
4.4):按照步骤4.1)和步骤4.2)中同样的方法,计算n组运动副变量所对应的镦紧侧数控定位设备末端TCP点在装配坐标系下的理论位置坐标PCi和实际位置坐标PDi,其中i=1,2,…,n。
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