CN112525072B - 用于飞机叉耳孔位对合的检测装置及其中心点标定方法 - Google Patents

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CN112525072B CN202011160300.8A CN202011160300A CN112525072B CN 112525072 B CN112525072 B CN 112525072B CN 202011160300 A CN202011160300 A CN 202011160300A CN 112525072 B CN112525072 B CN 112525072B
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Abstract

本申请属于涉及飞机装配测量领域，具体涉及一种用于飞机叉耳孔位对合的检测装置及其中心点标定方法，包括单耳检验棒和双耳检验棒，所述单耳检验棒上设置有叉耳单耳、所述双耳检验棒上设置有叉耳双耳，在单耳检验棒和双耳检验棒的两端分别设置有靶标座和靶标座，靶标座上设置有球头棱镜，靶标座上设置有球头棱镜，单耳检验棒内部设置有同轴的结构芯棒，结构芯棒的两端安装有靶标座，球头棱镜吸附在靶标座的球窝中；双耳检验棒内部设置有同轴的结构芯棒，结构芯棒的安装有靶标座，球头棱镜吸附在靶标座的球窝中，本申请效率更高，精准，简化测量过程，对飞机对合时孔位标定具有重要作用。

Description

用于飞机叉耳孔位对合的检测装置及其中心点标定方法
技术领域
本申请属于涉及飞机装配测量领域，具体涉及一种用于飞机叉耳孔位对合的检测装置及其中心点标定方法，其可实现飞机叉耳孔位快速精准测量，提升数字化装配对合效率，提高对合质量。
背景技术
随着我国制造业的快速发展，飞机调姿对合装配数字化在飞机装配线上也越来越多被使用，以解决减轻传统人工对合工作量繁重，对合周期长的问题。
当前，国内数字化装配对合中叉耳的孔位测量采用探针与激光跟踪仪结合测量，叉耳双耳部分采用探针测量中心孔位，叉耳单耳部分采用旋转圆盘装置测量，将所测得的数据进行算法拟合。叉耳单耳部分所采用的圆盘装置在测量前插入待测量的叉耳单耳孔位中，手动旋转圆盘，测得平面上的三个点坐标，后置软件对坐标进行图形拟合，进而算出叉耳单耳孔位中心坐标值。
利用目前所使用的测量方法缺点在于以下三点；
(1)对合精度低：在标定叉耳单耳孔位中心点时，手动转动圆盘会产生轴向窜动，该过程影响最终所测得的数据。
(2)由于球头棱镜通过靶标座吸附在圆盘上，球头棱镜测量俯仰角有限，在转动圆盘的过程中，转动角度过大，会造成激光跟踪仪丢光，需要进行激光跟踪仪转站操作，导致测量工作效率低。
(3)在长期的使用中，圆盘转动会产生一定程度的机械磨损，对最终的测量结果造成误差。
因此，研究出，对飞机对合时孔位标定具有重要作用。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，现提出一种更高效率，精准，简化测量过程的用于飞机叉耳孔位对合的检测装置及其中心点标定方法。
为实现上述技术效果，本申请采用的技术方案如下：
一种用于飞机叉耳孔位对合的检测装置，其特征在于：包括单耳检验棒和双耳检验棒，所述单耳检验棒上设置有叉耳单耳、所述双耳检验棒上设置有叉耳双耳，在单耳检验棒和双耳检验棒的两端分别设置有第一靶标座和第二靶标座，第一靶标座上设置有第一球头棱镜，第二靶标座上设置有第二球头棱镜。
进一步地，单耳检验棒内部设置有同轴的结构芯棒，结构芯棒的两端安装有第一靶标座，第一球头棱镜吸附在第一靶标座的球窝中；双耳检验棒内部设置有同轴的结构芯棒，结构芯棒的安装有第二靶标座，第二球头棱镜吸附在第二靶标座的球窝中，第一靶标座、叉耳单耳与单耳检验棒的轴线重合，第二靶标座、叉耳双耳与双耳检验棒的轴线重合；叉耳单耳、叉耳双耳孔位公差等级为H8，长度公差保持在±0.15。单耳检验棒、双耳检验棒直径与叉耳单耳、叉耳双耳孔轴配合公差等级分别保持一致为H8/m8。
进一步地，单耳检验棒台阶对合面(9)与叉耳单耳左对合面(10)紧密贴合，将检验棒水平调转180°后，单耳检验棒的台阶对合面与叉耳单耳右对合面紧密贴合；双耳检验棒的台阶对合面与叉耳双耳左对合面紧密贴合，将检验棒水平调转180°后，双耳检验棒的台阶对合面与叉耳双耳右对合面紧密贴合。单耳检验棒、双耳检验棒与叉耳单耳、第一靶标座、第二靶标座进行轴孔配合时，单耳检验棒、双耳检验棒孔轴心与应保持高度同一致，偏差0.013mm，公差等级分别为F7/h5。
一种用于飞机叉耳孔位对合的检测装置的中心点标定方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将装配好的检测装置插入到叉耳单耳中或/和叉耳双耳中，利用激光跟踪仪对两个球头棱镜当前位置进行测量；
步骤二，水平旋转检测装置，再插入到叉耳单耳中或/和叉耳双耳中，利用激光跟踪仪对两个球头棱镜当前位置进行测量，两次测量时，都同处于WCS坐标系下；
步骤三，将所测量的结果进行计算，所得到的点位坐标为当前检验棒的中心坐标，根据两次测量所得到的中心坐标计算出检验棒中心点的偏移量，从而完成对检验棒中心点的标定，将所得的数据进行偏移，偏移后再次利用单耳检验棒对叉耳单耳、双耳检验棒对叉耳双耳进行测量，所得到的数据即为叉耳单耳，叉耳双耳中心点坐标值。
进一步地，步骤一具体为：对合前，用无纺布清洁单耳检验棒、双耳检验棒、叉耳单耳、叉耳双耳、第一靶标座、第二靶标座、第一球头棱镜、第二球头棱镜后进行装配；
进一步地，步骤二包括：将单耳检验棒插入到叉耳单耳中，利用激光跟踪仪测量当前位置下第一球头棱镜的坐标值记为PA1(XA1、YA1、ZA1)，第二球头棱镜的坐标值记为PB1(PX1、PY1、PZ1)；将单耳检验棒水平调转180°，利用激光跟踪仪测量当前位置下第一球头棱镜的坐标值记为PA2(XA2、YA2、ZA2)，第二球头棱镜的坐标值记为PB2(XB2、YB2、ZB2)；
进一步地，步骤二包括：将双耳检验棒插入到叉耳双耳中，利用激光跟踪仪测量当前位置下第一球头棱镜的坐标值记为P/ A1(X/ A1、Y/ A1、Z/ A1)，第二球头棱镜的坐标值记为记为P/ B1(P/ X1、P/ Y1、P/ Z1)；将双耳检验棒水平调转180°，利用激光跟踪仪测量当前位置下第一球头棱镜的坐标值记为P/ A2(X/ A2、Y/ A2、Z/ A2)，第二球头棱镜的坐标值记为P/ B2(X/ B2、Y/ B2、Z/ B2)。
进一步地，步骤三包括：计算单耳检验棒实际中心点P实际(△X、△Y、△Z)，过程如下：
Figure BDA0002743983930000031
Figure BDA0002743983930000032
Figure BDA0002743983930000033
中心点偏移距离△L计算过程如下：
Figure BDA0002743983930000034
单位方向向量计算过程如下：
Figure BDA0002743983930000035
进一步地，步骤三包括：计算双耳检验棒实际中心点P/ 实际(△X/、△Y/、△Z/)，
Figure BDA0002743983930000036
Figure BDA0002743983930000037
Figure BDA0002743983930000038
中心点偏移距离△/L计算过程如下：
Figure BDA0002743983930000041
单位方向向量计算过程如下：
Figure BDA0002743983930000042
本申请的优点为：
本申请效率更高，精准，简化测量过程，对飞机对合时孔位标定具有重要作用。在进行数字化调姿对合工作时，认定对合成功的条件有两点，①待对合孔的轴线和目标对合孔的圆心位置重合。②待对合孔单位方向向量和目标对合孔单位方向向量平行。在此两种条件的约束下待对合孔与目标对合孔可达到对合条件。而待对合孔的轴线和目标对合孔的圆心位置以及单位方向向量需要进行测量计算得出数据。用于测量的装置为叉耳检验棒/双耳检验棒，理想情况下，当检验棒插入到叉耳孔位中时，检验棒的中心点即为叉耳孔位中心点，但由于制造误差，检验棒的中心点不一定与叉耳孔位中心点吻合，故需要对检验棒的中心点进行标定，将偏移量输入到后台测量软件中进行偏移，通过再次测量，所得到的检验棒中心点即为叉耳孔位中心点。
附图说明
图1为标定偏移示意图。
图2为单耳检验棒在叉耳单耳中0°位置中心点标定示意图。
图3为单耳检验棒在叉耳单耳中180°位置中心点标定示意图。
图4为双耳检验棒在叉耳双耳中0°位置中心点标定示意图。
图5为双耳检验棒在叉耳双耳中180°位置中心点标定示意图。
图6为本申请的检测装置在飞机对合中的应用示意图。
附图中：
1-单耳检验棒，2-双耳检验棒，3-叉耳单耳，4-叉耳双耳，5-第一靶标座，6-第二靶标座，7-第一球头棱镜，8-第二球头棱镜。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
下面结合附图对本发明做更进一步描述。
实施例1
一种用于飞机叉耳孔位对合的检测装置包括单耳检验棒1和双耳检验棒2，所述单耳检验棒上设置有叉耳单耳3、所述双耳检验棒上设置有叉耳双耳4，在单耳检验棒1和双耳检验棒2的两端分别设置有第一靶标座5和第二靶标座6，第一靶标座5上设置有第一球头棱镜7，第二靶标座6上设置有第二球头棱镜8。
进一步地，单耳检验棒1内部设置有同轴的结构芯棒，结构芯棒的两端安装有第一靶标座5，第一球头棱镜7吸附在第一靶标座5的球窝中；双耳检验棒2内部设置有同轴的结构芯棒，结构芯棒的安装有第二靶标座6，第二球头棱镜8吸附在第二靶标座6的球窝中，第一靶标座5、叉耳单耳3与单耳检验棒1的轴线重合，第二靶标座6、叉耳双耳4与双耳检验棒2的轴线重合；叉耳单耳3、叉耳双耳4孔位公差等级为H8，长度公差保持在±0.15。单耳检验棒1、双耳检验棒2直径与叉耳单耳3、叉耳双耳4孔轴配合公差等级分别保持一致为H8/m8。
进一步地，单耳检验棒1台阶对合面9与叉耳单耳左对合面10紧密贴合，将检验棒水平调转180°后，单耳检验棒1的台阶对合面与叉耳单耳右对合面紧密贴合；双耳检验棒2的台阶对合面与叉耳双耳左对合面紧密贴合，将检验棒水平调转180°后，双耳检验棒2的台阶对合面与叉耳双耳右对合面紧密贴合。单耳检验棒1、双耳检验棒2与叉耳单耳3、第一靶标座5、第二靶标座6进行轴孔配合时，单耳检验棒1、双耳检验棒2孔轴心与应保持高度同一致，偏差0.013mm，公差等级分别为F7/h5。
实施例2
一种用于飞机叉耳孔位对合的检测装置的中心点标定方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将装配好的检测装置插入到叉耳单耳中或/和叉耳双耳中，利用激光跟踪仪对两个球头棱镜当前位置进行测量；
步骤二，水平旋转检测装置，再插入到叉耳单耳中或/和叉耳双耳中，利用激光跟踪仪对两个球头棱镜当前位置进行测量，两次测量时，都同处于WCS坐标系下；
步骤三，将所测量的结果进行计算，所得到的点位坐标为当前检验棒的中心坐标，根据两次测量所得到的中心坐标计算出检验棒中心点的偏移量，从而完成对检验棒中心点的标定，将所得的数据进行偏移，偏移后再次利用单耳检验棒对叉耳单耳、双耳检验棒对叉耳双耳进行测量，所得到的数据即为叉耳单耳，叉耳双耳中心点坐标值。
进一步地，步骤一具体为：对合前，用无纺布清洁单耳检验棒1、双耳检验棒2、叉耳单耳3、叉耳双耳4、第一靶标座5、第二靶标座6、第一球头棱镜7、第二球头棱镜8后进行装配；
进一步地，步骤二包括：将单耳检验棒1插入到叉耳单耳3中，利用激光跟踪仪测量当前位置下第一球头棱镜7的坐标值记为PA1(XA1、YA1、ZA1)，第二球头棱镜8的坐标值记为PB1(PX1、PY1、PZ1；将单耳检验棒1水平调转180°，利用激光跟踪仪测量当前位置下第一球头棱镜7的坐标值记为PA2(XA2、YA2、ZA2)，第二球头棱镜8的坐标值记为PB2(XB2、YB2、ZB2)；
进一步地，步骤二包括：将双耳检验棒2插入到叉耳双耳4中，利用激光跟踪仪测量当前位置下第一球头棱镜7的坐标值记为P/ A1(X/ A1、Y/ A1、Z/ A1)，第二球头棱镜8的坐标值记为记为P/ B1(P/ X1、P/ Y1、P/ Z1；将双耳检验棒2水平调转180°，利用激光跟踪仪测量当前位置下第一球头棱镜7的坐标值记为P/ A2(X/ A2、Y/ A2、Z/ A2)，第二球头棱镜8的坐标值记为P/ B2(X/ B2、Y/ B2、Z/ B2)。
进一步地，步骤三包括：计算单耳检验棒实际中心点P实际(△X、△Y、△Z)，过程如下：
Figure BDA0002743983930000061
Figure BDA0002743983930000062
Figure BDA0002743983930000063
中心点偏移距离△L计算过程如下：
Figure BDA0002743983930000064
单位方向向量计算过程如下：
Figure BDA0002743983930000065
进一步地，步骤三包括：计算双耳检验棒实际中心点P/ 实际(△X/、△Y/、△Z/)，
Figure BDA0002743983930000071
Figure BDA0002743983930000072
Figure BDA0002743983930000073
中心点偏移距离△/L计算过程如下：
Figure BDA0002743983930000074
单位方向向量计算过程如下：
Figure BDA0002743983930000075
实施例3
一种用于飞机叉耳孔位对合的检测装置，该装置包括单耳检验棒1、双耳检验棒2、叉耳单耳3、叉耳双耳4、第一靶标座5、第二靶标座6、第一球头棱镜7、第二球头棱镜8等。单耳检验棒1与叉耳单耳3进行轴孔配合，第一靶标座5与单耳检验棒1、第二靶标座6与单耳检验棒1通过轴孔配合相连，第一球头棱镜7吸附在第一靶标座5的球窝中，第二球头棱镜8吸附在第二靶标座6的球窝中。
单耳检验棒1、双耳检验棒2轴线与叉耳单耳3、叉耳双耳4孔位轴线应保持高度同轴。叉耳单耳3、叉耳双耳4孔位公差等级为H8，厚度公差保持在±0.15。单耳检验棒1、双耳检验棒2直径与叉耳单耳3、叉耳双耳4、保持一致公差等级为H8。
单耳检验棒1台阶对合面9与叉耳单耳左对合面10紧密贴合，将检验棒水平调转180°后，单耳检验棒1台阶对合面9与叉耳单耳右对合面11紧密贴合。双耳检验棒2台阶对合面12与叉耳双耳左对合面13紧密贴合，将检验棒水平调转180°后，双耳检验棒2台阶对合面12与叉耳双耳右对合面14紧密贴合。
单耳检验棒1、双耳检验棒2与叉耳单耳3、第一靶标座5、第二靶标座6进行轴孔配合时应保持高度同轴，轴间窜动保持在±0.05以内。飞机叉耳孔位对合的检测装置，除要使用本发明装置以外，还涉及待对合部件、目标对合部件、数字化调姿对合设备、激光跟踪仪测量设备，单耳检验棒标定方法在于以下步骤：
1)单耳检验棒1插入到叉耳单耳3的孔位中，台阶对合面9与叉耳单耳左对合面10紧密贴合，分别将第一靶标座5、第二靶标座6插入到单耳检验棒1的左右两端靶标孔中。
2用无纺布清洁靶标座球窝位置，分别将第一球头棱镜7、第二球头棱镜8吸附在第一靶标座5、第二靶标座6中。
3利用激光跟踪仪在WCS坐标系下，测得当前第一球头棱镜7、第二球头棱镜8的点位坐标，记为：PA1(XA1、YA1、ZA1),PB1(PX1、PY1、PZ1。
4将单耳检验棒1水平调转180°，利用激光跟踪仪测量当前位置下第一球头棱镜7、第二球头棱镜8的坐标值。记为PA2(XA2、YA2、ZA2),PB2(XB2、YB2、ZB2)。
如权利要求5所述的数字化装配对合中叉耳孔位姿精确检测的装置的标定方法，计算单耳检验棒实际中心点P实际(△X、△Y、△Z)，过程如下：
Figure BDA0002743983930000081
Figure BDA0002743983930000082
Figure BDA0002743983930000083
中心点偏移距离△L计算过程如下：
Figure BDA0002743983930000084
单位方向向量计算过程如下：
Figure BDA0002743983930000085
双耳检验棒中心点位标定在于以下步骤：
1双耳检验棒2台阶对合面12与叉耳双耳左对合面13紧密贴合，将检验棒水平调转180°后，双耳检验棒2台阶对合面12与叉耳双耳右对合面14紧密贴合。
2用无纺布清洁靶标座球窝位置，分别将第一球头棱镜7、第二球头棱镜8吸附在第一靶标座5、第二靶标座6中。
3利用激光跟踪仪在WCS坐标系下，测得当前第一球头棱镜7、第二球头棱镜8的点位坐标，记为：P/ A1(X/ A1、Y/ A1、Z/ A1),P/ B1(P/ X1、P/ Y1、P/ Z1。
4将双耳检验棒2水平调转180°，利用激光跟踪仪测量当前位置下第一球头棱镜7、第二球头棱镜8的坐标值。记为P/ A2(X/ A2、Y/ A2、Z/ A2),P/ B2(X/ B2、Y/ B2、Z/ B2)。
1.如权利要求5所述的数字化装配对合中叉耳孔位姿精确检测的装置的标定方法，P/ 实际(△X/、△Y/、△Z/)过程如下：
Figure BDA0002743983930000091
Figure BDA0002743983930000092
Figure BDA0002743983930000093
中心点偏移距离△/L计算过程如下：
Figure BDA0002743983930000094
单位方向向量计算过程如下：
Figure BDA0002743983930000095

Claims (6)

1.一种用于飞机叉耳孔位对合的检测装置的中心点标定方法，其特征在于：
方法采用的检测装置包括单耳检验棒(1)和双耳检验棒(2)，所述单耳检验棒上设置有叉耳单耳(3)、所述双耳检验棒上设置有叉耳双耳(4)，在单耳检验棒(1)和双耳检验棒(2)的两端分别设置有第一靶标座(5)和第二靶标座(6)，第一靶标座(5)上设置有第一球头棱镜(7)，第二靶标座(6)上设置有第二球头棱镜(8)；
单耳检验棒(1)内部设置有同轴的结构芯棒，结构芯棒的两端安装有第一靶标座(5)，第一球头棱镜(7)吸附在第一靶标座(5)的球窝中；双耳检验棒(2)内部设置有同轴的结构芯棒，结构芯棒的安装有第二靶标座(6)，第二球头棱镜(8)吸附在第二靶标座(6)的球窝中，第一靶标座(5)、叉耳单耳(3)与单耳检验棒(1)的轴线重合，第二靶标座(6)、叉耳双耳(4)与双耳检验棒(2)的轴线重合；
单耳检验棒(1)台阶对合面(9)与叉耳单耳左对合面(10)紧密贴合，将检验棒水平调转180°后，单耳检验棒(1)的台阶对合面与叉耳单耳右对合面紧密贴合；双耳检验棒(2)的台阶对合面与叉耳双耳左对合面紧密贴合，将检验棒水平调转180°后，双耳检验棒(2)的台阶对合面与叉耳双耳右对合面紧密贴合；
方法包括如下步骤：
步骤一，将装配好的检测装置插入到叉耳单耳(3)中或/和叉耳双耳(4)中，利用激光跟踪仪对两个球头棱镜当前位置进行测量；
步骤二，水平旋转检测装置，再插入到叉耳单耳(3)中或/和叉耳双耳(4)中，利用激光跟踪仪对两个球头棱镜当前位置进行测量，两次测量时，都同处于WCS坐标系下；
步骤三，将所测量的结果进行计算，所得到的点位坐标为当前检验棒的中心坐标，根据两次测量所得到的中心坐标计算出检验棒中心点的偏移量，从而完成对检验棒中心点的标定，将所得的数据进行偏移，偏移后再次利用单耳检验棒(1)对叉耳单耳(3)、双耳检验棒(2)对叉耳双耳(4)进行测量，所得到的数据即为叉耳单耳(3)，叉耳双耳(4)中心点坐标值。
2.根据权利要求1所述的一种用于飞机叉耳孔位对合的检测装置的中心点标定方法，其特征在于：步骤一具体为：对合前，清洁单耳检验棒(1)、双耳检验棒(2)、叉耳单耳(3)、叉耳双耳(4)、第一靶标座(5)、第二靶标座(6)、第一球头棱镜(7)、第二球头棱镜(8)后进行装配。
3.根据权利要求1所述的一种用于飞机叉耳孔位对合的检测装置的中心点标定方法，其特征在于：步骤二包括：将单耳检验棒(1)插入到叉耳单耳(3)中，利用激光跟踪仪测量当前位置下第一球头棱镜(7)的坐标值记为PA1(XA1、YA1、ZA1)，第二球头棱镜(8)的坐标值记为PB1(PX1、PY1、PZ1)；将单耳检验棒(1)水平调转180°，利用激光跟踪仪测量当前位置下第一球头棱镜(7)的坐标值记为PA2(XA2、YA2、ZA2)，第二球头棱镜(8)的坐标值记为PB2(XB2、YB2、ZB2)。
4.根据权利要求1所述的一种用于飞机叉耳孔位对合的检测装置的中心点标定方法，其特征在于：步骤二包括：将双耳检验棒(2)插入到叉耳双耳(4)中，利用激光跟踪仪测量当前位置下第一球头棱镜(7)的坐标值记为P/ A1(X/ A1、Y/ A1、Z/ A1)，第二球头棱镜(8)的坐标值记为记为P/ B1(P/ X1、P/ Y1、P/ Z1)；将双耳检验棒(2)水平调转180°，利用激光跟踪仪测量当前位置下第一球头棱镜(7)的坐标值记为P/ A2(X/ A2、Y/ A2、Z/ A2)，第二球头棱镜(8)的坐标值记为P/ B2(X/ B2、Y/ B2、Z/ B2)。
5.根据权利要求1所述的一种用于飞机叉耳孔位对合的检测装置的中心点标定方法，其特征在于：步骤三包括：计算单耳检验棒实际中心点P实际(△X、△Y、△Z)，过程如下：
Figure FDA0003364005270000021
Figure FDA0003364005270000022
Figure FDA0003364005270000023
中心点偏移距离△L计算过程如下：
Figure FDA0003364005270000024
单位方向向量计算过程如下：
Figure FDA0003364005270000025
6.根据权利要求1所述的一种用于飞机叉耳孔位对合的检测装置的中心点标定方法，其特征在于：步骤三包括：计算双耳检验棒实际中心点P/ 实际(△X/、△Y/、△Z/)，
Figure FDA0003364005270000031
Figure FDA0003364005270000032
Figure FDA0003364005270000033
中心点偏移距离△/L计算过程如下：
Figure FDA0003364005270000034
单位方向向量计算过程如下：
Figure FDA0003364005270000035
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