CN110057332A - 一种基于敏度分析的试验结构装配精度调控方法 - Google Patents
一种基于敏度分析的试验结构装配精度调控方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110057332A CN110057332A CN201910366206.9A CN201910366206A CN110057332A CN 110057332 A CN110057332 A CN 110057332A CN 201910366206 A CN201910366206 A CN 201910366206A CN 110057332 A CN110057332 A CN 110057332A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- test platform
- coordinate system
- assembly
- assembly parts
- precision
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
- G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
- G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
本发明属于大型结构加载试验领域，提出一种基于敏度分析的试验结构装配精度调控方法。包括：获得试验平台关键几何标识信息，获得装配件关键几何标识信息，获得装配件在试验平台坐标系下实际位置，计算装配件的装配精度，判断装配精度是否满足要求。本发明可以通过采用三坐标测量机测量装配结构上和试验平台上基准点坐标，以获取装配件在试验平台坐标系下的关键几何标识信息；并分析装配结构关键几何标识与设计位置的敏度信息，获得向量形式的装配件位置调控方案，从而实现试验系统装配精度监控。本发明可有效降低系统间装配误差和测点位置误差所带来的测试精度损失，提升试验精度。
Description
技术领域
本发明属于大型结构加载试验领域，提出一种基于敏度分析的装配精度调控方法。
背景技术
目前，地面考核接近承载极限且越来越关注大型试验的量化结果，导致试验系统的装配、测量的精度要求增高。大型结构试验台架、工装、试验件、加载装置和传感器等相互间的装配精度对试验结果影响较大。传统方式下装配精度依赖于技术人员个体技术水平，装配精度难以定量监控。
为解决上述问题，降低系统间装配误差和测点位置误差所带来的测试精度损失，需要新的装配精度调控方法，提升试验精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于敏度分析的装配精度调控方法，可定量监控大型试验系统级装配精度，并给出装配调控方案，有效降低系统间装配误差和测点位置误差所带来的测试精度损失，提升试验精度。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于敏度分析的装配精度调控方法，具体包括以下步骤：
1)获得试验平台关键几何标识信息
设计试验平台基准点，建立试验平台坐标系，使用三坐标测量机测量试验平台基准点坐标，计算三坐标测量机坐标系与试验平台坐标系转换关系矩阵，获得试验平台关键几何标识信息。
所述的确定两个坐标系转换关系矩阵的具体步骤为：
已知试验平台基准点在试验平台坐标系下的理论坐标，采用三坐标测量机测量试验平台两个基准点坐标，得到试验平台基准点在三坐标测量机坐标系下坐标信息，从而获得三坐标测量机坐标系与试验平台坐标系转换关系。
2)获得装配件关键几何标识信息
设计试验结构装配件基准点，通过三坐标测量机测量装配件基准点坐标，建立装配件坐标系，获得装配件关键几何标识信息。理论上装配件坐标系与试验平台坐标系为重合状态。
3)获得装配件在试验平台坐标系下实际位置
通过步骤1)得到的三坐标测量机坐标系与试验平台坐标系转换关系计算装配件基准点在试验平台坐标系下实际坐标数值，获得装配件在试验平台坐标系下实际位置。
4)计算装配件的装配精度
已知试验结构装配件在试验平台坐标系下的理论位置，将其与步骤3)得到的装配件在试验平台坐标系下实际位置进行比较，计算装配精度，即装配件坐标系原点在试验平台坐标系下坐标和装配件坐标系轴向量与试验平台坐标系轴向量夹角，也即调控向量，从而获得装配精度。
5)判断装配精度是否满足要求
如若精度不满足要求，则依据调控向量对装配件进行调控，然后重复第二步；如若精度满足要求，则装配结束。所述的精度判定条件为：范围1～5mm，角度0.1～0.5°。
步骤1)中所述的试验平台基准点和试验平台坐标系为实验设计阶段确定，并由高精度加工设备加工试验平台和基准点，以保证其精度。
步骤2)中所述的装配件基准点在实验设计阶段确定，并由高精度加工设备加工基准点，以保证其精度。
步骤1)、步骤2)、步骤3)中所述的三坐标测量机可实时高精度测量提取方法中所需基准点坐标。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)有效提高装配精度装配位置测量相对(实际误差与试件特征尺寸之比)误差不超过0.2％，角度精度达到0.2°。
2)可获得高精度装配误差数值，为后续实验结果分析提供可靠误差来源依据。
附图说明
图1为本发明一种基于敏度分析的装配精度调控方法的流程图；
图2为试验平台及其基准点示意图；
图3为装配件及其基准点示意图，包含装配件坐标系和试验平台坐标系关系示意图。
具体实施方式
以下介绍的是作为本发明内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明内容作进一步的阐述。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面内容，而不应理解为限制本发明范围。
参见图1，图1显示了本发明的应用流程图。
本发明是基于敏度分析的装配精度调控方法，整个过程可以分为五个阶段：获得试验平台关键几何标识信息-获得装配件关键几何标识信息-获得装配件在试验平台坐标系下实际位置-计算装配件的装配精度-判断装配精度是否满足要求。
1)获得试验平台关键几何标识信息。如图2所示，确立试验平台基准点，建立试验平台坐标系，可根据试验情况定坐标系位置，本试验将0°方向定为X轴正向，270°定为Y轴正向，将垂直平面且过X轴和Y轴交点向外方向定为Z轴，其中设计实验时，理论上装配件坐标系与试验平台坐标系为重合状态。如图2所示，试验平台上高精度加工了数个试验平台基准点，用于三坐标测量机测量，同时方便后续实验中可以在试验平台不同位置测量基准点坐标，具有一定的适用性。试验平台基准点在试验平台坐标系下的理论坐标是已知的，使用三坐标测量机测量试验平台两个基准点坐标，可得试验平台基准点在三坐标测量机坐标系下坐标信息，从而获得三坐标测量机坐标系与试验平台坐标系转换关系，获得平台关键几何标识信息：
使用三坐标测量机测量试验平台基准点坐标，平台基准点1坐标：614.958，-28.076，-1.268，平台基准点2坐标590.627，272.404，-1.338，通过与平台基准点1、2理论坐标值比较，计算得出三坐标测量机坐标系与试验平台坐标系转换关系矩阵：旋转矩阵和平移矩阵R＝[998.9587 -49.7644 1.303]，由此获得试验平台关键几何标识信息。以此方法依次测量装配件基准点附近三坐标测量机可测区域的平台基准点坐标，并求得转换关系矩阵。
2)获得装配件关键几何标识信息。如图3所示，确立装配件基准点a，b，c，d，通过三坐标测量机测量装配件基准点坐标，获得装配件关键几何标识信息：
设计试验结构装配件基准点，通过三坐标测量机测量装配件基准点坐标，坐标分别为a1：526.851，128.6746，1499.4819，b1：-518.0688，-56.9472，1500.5502，c1：97.6792，-487.8655，1497.804，d1：95.8013，-488.121，900.9582，建立装配件坐标系，获得装配件关键几何标识信息。理论上装配件坐标系与试验平台坐标系为重合状态。
3)获得装配件在试验平台坐标系下实际位置。通过三坐标测量机坐标系与试验平台坐标系转换关系，计算装配件基准点在试验平台坐标系下实际坐标数值，获得装配件在试验平台坐标系下实际位置。如图3所示，即装配件坐标系原点o’在试验平台坐标系下的坐标以及装配件坐标系X’、Y’、Z’轴在试验平台坐标系下的轴向量：
通过步骤1)得到的三坐标测量机坐标系与试验平台坐标系转换关系计算装配件基准点在试验平台坐标系下实际坐标数值，获得装配件在试验平台坐标系下实际位置：a2：589.5406，2.3474，1500.425，b2：-472.2541，-1.2941，1501.694，c2：57.2906，-530.7053，1501.4575，d2：56.0341，-529.1776，903.2755。
4)计算装配件的装配精度。其中设计实验时，理论上装配件坐标系与试验平台坐标系为重合状态。通过装配件在试验平台坐标系下的实际位置与装配件在试验平台坐标系下的理论位置比较，计算装配精度。即装配件坐标系原点在试验平台坐标系下坐标和装配件坐标系轴向量与试验平台坐标系轴向量夹角，也即调控向量，从而获得装配精度：
已知试验结构装配件在试验平台坐标系下的理论位置，将其与步骤3)得到的装配件在试验平台坐标系下实际位置进行比较，计算装配精度，即装配件坐标系原点在试验平台坐标系下坐标和装配件坐标系轴向量与试验平台坐标系轴向量夹角：平移向量P＝[4.0006 89.5315 -5.0901]和旋转向量Q＝[0.05844° 0.30234° 0.31425°]，也即调控向量，从而获得装配精度。
5)判断装配精度是否满足要求。如若精度不满足要求，则依据调控向量对装配件进行调控，然后重复第二步；如若精度满足要求，则装配结束：
经检查不满足要求，然后经过三次迭代调控，得到最终结果：平移矩阵P＝[-2.2296 0.35718 -0.28414]。旋转矩阵Q＝[0.13881° 0.00225° 0.13883°]，所述的装配精度判定条件为：范围2.23mm，角度0.14°,三次迭代调控后满足要求，调控结束。
Claims (3)
1.一种基于敏度分析的装配精度调控方法，其特征在于，所述的装配精度调控方法包括以下步骤：
1)获得试验平台关键几何标识信息
设计试验平台基准点，建立试验平台坐标系，使用三坐标测量机测量试验平台基准点坐标，计算三坐标测量机坐标系与试验平台坐标系转换关系矩阵，获得试验平台关键几何标识信息；
2)获得装配件关键几何标识信息
设计试验结构装配件基准点，通过三坐标测量机测量装配件基准点坐标，建立装配件坐标系，获得装配件关键几何标识信息；理论上装配件坐标系与试验平台坐标系为重合状态；
3)获得装配件在试验平台坐标系下实际位置
通过步骤1)得到的三坐标测量机坐标系与试验平台坐标系转换关系计算装配件基准点在试验平台坐标系下实际坐标数值，获得装配件在试验平台坐标系下实际位置；
4)计算装配件的装配精度
已知试验结构装配件在试验平台坐标系下的理论位置，将其与步骤3)得到的装配件在试验平台坐标系下实际位置进行比较，计算装配精度，即装配件坐标系原点在试验平台坐标系下坐标和装配件坐标系轴向量与试验平台坐标系轴向量夹角，得到调控向量，从而获得装配精度；
5)判断装配精度是否满足要求
若装配精度不满足要求，则依据调控向量对装配件进行调控，然后重复第二步；若装配精度满足要求，则装配结束。
2.根据权利要求1所述的一种基于敏度分析的装配精度调控方法，其特征在于，步骤5)所述的装配精度判定条件为：范围1～5mm，角度0.1～0.5°。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于敏度分析的装配精度调控方法，其特征在于，
步骤1)中所述的试验平台基准点和试验平台坐标系为实验设计阶段确定，并由高精度加工设备加工试验平台和基准点，保证其精度；
步骤2)中所述的装配件基准点在实验设计阶段确定，并由高精度加工设备加工基准点，保证其精度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910366206.9A CN110057332A (zh) | 2019-05-05 | 2019-05-05 | 一种基于敏度分析的试验结构装配精度调控方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910366206.9A CN110057332A (zh) | 2019-05-05 | 2019-05-05 | 一种基于敏度分析的试验结构装配精度调控方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110057332A true CN110057332A (zh) | 2019-07-26 |
Family
ID=67322025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910366206.9A Withdrawn CN110057332A (zh) | 2019-05-05 | 2019-05-05 | 一种基于敏度分析的试验结构装配精度调控方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110057332A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113188492A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-07-30 | 大连理工大学 | 一种三点式结构装配精度实时监测装置及方法 |
Citations (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101028870A (zh) * | 2007-04-12 | 2007-09-05 | 沈阳飞机工业（集团）有限公司 | 数字化装配有空间复合角度定位器工装的方法 |
| CN102128589A (zh) * | 2010-01-20 | 2011-07-20 | 中国科学院自动化研究所 | 一种在轴孔装配中零件内孔方位误差的校正方法 |
| CN102284859A (zh) * | 2011-05-06 | 2011-12-21 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种航天遥感仪器的数字化装配方法 |
| CN102426615A (zh) * | 2011-09-01 | 2012-04-25 | 北京理工大学 | 一种用于精密机械系统误差传递建模的配合误差计算方法 |
| CN104484529A (zh) * | 2014-12-18 | 2015-04-01 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种航天器三维数字化装配方法 |
| WO2015057283A1 (en) * | 2013-10-18 | 2015-04-23 | The Boeing Company | Datum reference frame for mechanical parts |
| CN104950811A (zh) * | 2015-06-16 | 2015-09-30 | 华中科技大学 | 一种数控机床进给系统装配质量的快速判别方法 |
| CN105627917A (zh) * | 2014-11-05 | 2016-06-01 | 北京航天计量测试技术研究所 | 一种基于视觉原理的大型结构件装配对接测量方法 |
| CN106020147A (zh) * | 2016-05-23 | 2016-10-12 | 北京理工大学 | 一种复杂精密机械产品的装配精度系统分析方法 |
| CN106403809A (zh) * | 2015-07-31 | 2017-02-15 | 北京航天计量测试技术研究所 | 一种部件数字化柔性装配高速动态测量方法 |
| KR20170056372A (ko) * | 2015-11-13 | 2017-05-23 | 인제대학교 산학협력단 | 이동형 3차원 좌표 측정기(cmm)의 에러 측정 및 보상 방법 |
| CN106931875A (zh) * | 2015-12-30 | 2017-07-07 | 北京空间飞行器总体设计部 | 基于模板配打的多设备安装配准方法 |
| CN107255442A (zh) * | 2017-06-06 | 2017-10-17 | 中国葛洲坝集团勘测设计有限公司 | 基于激光跟踪技术的大尺寸水轮发电机定子安装测量方法 |
| CN107478162A (zh) * | 2017-08-03 | 2017-12-15 | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 | 一种台架安装坐标系构建方法 |
| CN108132033A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-06-08 | 上汽通用五菱汽车股份有限公司 | 一种汽车底盘后悬零件装配模拟检测工装及检测分析方法 |
| US10132623B2 (en) * | 2015-10-30 | 2018-11-20 | Citic Dicastal Co., Ltd | Method for measuring slant wall thickness dimension of hub |
| CN109341535A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-02-15 | 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 | 一种高效高精度大型卫星天线装配测量系统 |
| CN109556544A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-04-02 | 广汽本田汽车有限公司 | 一种汽车零件安装的波动测量方法 |
| CN109615644A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-04-12 | 北京理工大学 | 一种球碗偶件精密装配的面型匹配方法 |
-
2019
- 2019-05-05 CN CN201910366206.9A patent/CN110057332A/zh not_active Withdrawn
Patent Citations (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101028870A (zh) * | 2007-04-12 | 2007-09-05 | 沈阳飞机工业（集团）有限公司 | 数字化装配有空间复合角度定位器工装的方法 |
| CN102128589A (zh) * | 2010-01-20 | 2011-07-20 | 中国科学院自动化研究所 | 一种在轴孔装配中零件内孔方位误差的校正方法 |
| CN102284859A (zh) * | 2011-05-06 | 2011-12-21 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种航天遥感仪器的数字化装配方法 |
| CN102426615A (zh) * | 2011-09-01 | 2012-04-25 | 北京理工大学 | 一种用于精密机械系统误差传递建模的配合误差计算方法 |
| WO2015057283A1 (en) * | 2013-10-18 | 2015-04-23 | The Boeing Company | Datum reference frame for mechanical parts |
| CN105627917A (zh) * | 2014-11-05 | 2016-06-01 | 北京航天计量测试技术研究所 | 一种基于视觉原理的大型结构件装配对接测量方法 |
| CN104484529A (zh) * | 2014-12-18 | 2015-04-01 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种航天器三维数字化装配方法 |
| CN104950811A (zh) * | 2015-06-16 | 2015-09-30 | 华中科技大学 | 一种数控机床进给系统装配质量的快速判别方法 |
| CN106403809A (zh) * | 2015-07-31 | 2017-02-15 | 北京航天计量测试技术研究所 | 一种部件数字化柔性装配高速动态测量方法 |
| US10132623B2 (en) * | 2015-10-30 | 2018-11-20 | Citic Dicastal Co., Ltd | Method for measuring slant wall thickness dimension of hub |
| KR20170056372A (ko) * | 2015-11-13 | 2017-05-23 | 인제대학교 산학협력단 | 이동형 3차원 좌표 측정기(cmm)의 에러 측정 및 보상 방법 |
| CN106931875A (zh) * | 2015-12-30 | 2017-07-07 | 北京空间飞行器总体设计部 | 基于模板配打的多设备安装配准方法 |
| CN106020147A (zh) * | 2016-05-23 | 2016-10-12 | 北京理工大学 | 一种复杂精密机械产品的装配精度系统分析方法 |
| CN107255442A (zh) * | 2017-06-06 | 2017-10-17 | 中国葛洲坝集团勘测设计有限公司 | 基于激光跟踪技术的大尺寸水轮发电机定子安装测量方法 |
| CN107478162A (zh) * | 2017-08-03 | 2017-12-15 | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 | 一种台架安装坐标系构建方法 |
| CN108132033A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-06-08 | 上汽通用五菱汽车股份有限公司 | 一种汽车底盘后悬零件装配模拟检测工装及检测分析方法 |
| CN109341535A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-02-15 | 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 | 一种高效高精度大型卫星天线装配测量系统 |
| CN109556544A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-04-02 | 广汽本田汽车有限公司 | 一种汽车零件安装的波动测量方法 |
| CN109615644A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-04-12 | 北京理工大学 | 一种球碗偶件精密装配的面型匹配方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 侯增选等: "基于位姿在线反馈调整的大型法兰对装", 《湖南大学学报（自然科学版）》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113188492A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-07-30 | 大连理工大学 | 一种三点式结构装配精度实时监测装置及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11506650B2 (en) | Method for automatic quantitative statistical distribution characterization of dendrite structures in a full view field of metal materials | |
| CN104759945B (zh) | 基于高精度工业相机的移动制孔机器人基准找正方法 | |
| CN107305174B (zh) | 一种材料应力应变本构关系的数值表征方法及系统 | |
| CN206944866U (zh) | 一种大型薄壁环形零件的检测装置 | |
| CN106403873B (zh) | 一种基于曲面基准建立工件测量坐标系的方法 | |
| CN106127758A (zh) | 一种基于虚拟现实技术的视觉检测方法及装置 | |
| CN110057332A (zh) | 一种基于敏度分析的试验结构装配精度调控方法 | |
| CN113532275B (zh) | 一种采用激光位移传感器的非接触式R-test球心坐标标定方法 | |
| CN203908433U (zh) | 滑阀套气路槽和孔位置度综合检具 | |
| CN109341838B (zh) | 一种用于衡器检定的双机器人协作系统及其方法 | |
| CN204988223U (zh) | 一种钢构件制作尺寸精度的检测装置 | |
| CN111664812B (zh) | 一种基于激光扫描的机器人钻铆法向找正方法及装置 | |
| CN208383100U (zh) | 一种三次元座标仪辅助工装夹具 | |
| CN205561699U (zh) | 一种盲孔位置度检具 | |
| CN210221750U (zh) | 一种试验用冲击试样v型缺口对中测量装置 | |
| CN109186518B (zh) | 一种燕尾形榫头转子叶片检测夹具及检测方法 | |
| CN100501667C (zh) | 三次元量测程序转换系统及方法 | |
| CN106248000A (zh) | 零件孔轴线的测量方法 | |
| CN110308098A (zh) | 一种快速检测p91钢中氮含量的方法 | |
| CN110220457A (zh) | 一种船舶建造中使用全站仪检测管系开孔定位的测量方法 | |
| CN111947534B (zh) | 一种空间异面孔位置度和孔径检测装置及检测方法 | |
| CN205175292U (zh) | 汽车制动鼓高度检测量具 | |
| CN210558756U (zh) | 上部放样工装及电梯导轨放样检查工装 | |
| JPH02222846A (ja) | 磁場測定方法 | |
| CN110567943A (zh) | 一种氧化钇洁净间空气中痕量元素的检测方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20190726 |