CN112729192B

CN112729192B - 一种基于十字形基准器的校对方法及校对装置

Info

Publication number: CN112729192B
Application number: CN202011491602.3A
Authority: CN
Inventors: 白雪涛; 贺龙; 刘连喜; 徐子淇
Original assignee: Beijing Xinghang Electromechanical Equipment Co Ltd
Current assignee: Beijing Xinghang Electromechanical Equipment Co Ltd
Priority date: 2020-12-16
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2023-06-06
Anticipated expiration: 2040-12-16
Also published as: CN112729192A

Abstract

本发明涉及一种基于十字形基准器的校对方法及校对装置，属于测量技术领域，解决了现有技术中测量点为内凹陷点时，不易被测量的问题。本发明提供一种基于十字形基准器的校对方法，步骤包括：步骤1：分别制作测量件A、测量件B；步骤2：设计十字形基准器；步骤3：测量件A和测量件B分别安装十字形基准器；步骤4：部件A与部件B对接；步骤5：计算测量点A与测量点B的相对距离；步骤6：部件A与部件B校对。本发明实现了内凹陷点的引出与再测量，测量过程简便，测量精度高。

Description

一种基于十字形基准器的校对方法及校对装置

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种基于十字形基准器的校对方法及校对装置。

背景技术

飞行器大尺寸精确对接是保证飞行器外形结构尺寸的重要工艺环节，也是开展后续分系统总装工作的前提，在大部件对接过程中必须保证相关特征尺寸。大部件对接往往涉及到多组交联点尺寸精度，且各组交联点特征分别分布于不同部件之上，导致每个交联点与位于不同部件的多个交联点存在空间特征关系。

通过采用激光跟踪仪测量布设在测量现场中的固定参考点信息位置，与其在全局坐标系中的理论位置信息进行数据的最佳拟合，进而实现部件对接特征尺寸、姿态信息与理论数模一致。

然而，在实际应用过程中，测量点特征往往存在不易被测量的盲点现象，如分布于两个部件之上且有尺寸位置要求的凹陷内螺纹、分布于两个部件之上且有尺寸要求的凹陷定位销孔，或者由于部件尺寸大、测量点范围分布广，激光跟踪仪无法覆盖测量面等。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种基于十字形基准器的校对方法及校对装置，用以解决了现有技术中测量点为内凹陷点时，不易被测量的问题。

本发明提供一种基于十字形基准器的校对方法，步骤包括：

步骤1：分别制作测量件A、测量件B；

步骤2：设计十字形基准器；

步骤3：测量件A和测量件B分别安装十字形基准器；

步骤4：部件A与部件B对接；

步骤5：计算测量点A与测量点B的相对距离；

步骤6：部件A与部件B校对。

进一步地，所述步骤1包括引出测量件A、测量件B的测量点A、测量点B。

进一步地，所述步骤2中，所述十字形基准器包括两个互相垂直的第一平板和第二平板，其中，所述第一平板的长度大于所述第二平板的长度。

进一步地，所述第一平板上左右两端测量对接口的中心点为引出点A1、A2或B1、B2。

进一步地，所述步骤2还包括所述十字形基准器上设计至少两个定位点。

进一步地，所述定位点包括C1、C2、C3和C4；所述定位点C1、C3设置在所述第一平板上，A1与C1以及A2与C3的直线距离都为185mm；所述定位点C2、C4设置在第二平板上，C4与C2的直线距离为270mm，C1与C2的直线距离为190mm。

进一步地，所述步骤3包括所述十字形基准器与测量件A、测量件B采用螺纹连接。

进一步地，所述步骤4包括所述部件A与所述部件B采用螺栓固定连接。

进一步地，所述步骤5包括计算引出点A1与B1、A2与B2之间的相对距离。

进一步地，所述步骤6包括引出点A1与B1、A2与B2之间的相对距离与部件A与部件B的固定距离进行比较，满足精度要求±1mm，其中部件A与部件B的固定距离为5389mm。

进一步地，本发明提供了一种基于十字形基准器的校对装置，该校对装置包括至少两个十字形基准器。

进一步地，十字形基准器包括第一平板和第二平板，第一平板和第二平板相互垂直，且第一平板的长度大于第二平板的长度。

进一步地，十字形基准器还包括多个测量件，所述测量件与第一平板为可拆卸连接。

进一步地，测量件具有第一端部和第二端部，其中第一端部与第一平板为可拆卸连接，第二端部与飞行器上的待测量点为可拆卸连接，

进一步地，测量件为多段结构(3段圆柱状结构)，各段结构之间为可拆卸连接。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

1、本发明通过十字形基准器将内部测量点A、B无差别地引出到部件表面，无需采用正式实物与部件A或部件B进行对接，减少了试装的复杂过程，即可实现关键特征测量点与理论数模的精确拟合，操作效率高，有效保证了测量精度，测量过程简单易行。

2、本发明设置十字形基准器的定位点，通过定位点测量计算引出点，通过测量十字形基准器上随意两个定位点就可以得到测量点的相对距离，此测量方法简单、易操作。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为部件A和部件B对接结构示意图；

图2为图1中十字形基准器测量结构示意图；

图3为图2中十字形基准器使用示意图；

图4为图3中十字形基准器设计示意图。

附图标记：

1-测量件A；11-测量点A；2-测量件B；21-测量点B。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明的一个具体实施例，公开了一种基于十字形基准器的测量方法，如图1至图4所示，步骤包括：

步骤1：分别制作测量件A、测量件B。

本实施例中，以飞行器为背景，根据飞行器上的部件A、部件B需要分别制作测量件A、测量件B，测量件A、测量件B结构相同，测量件A具有第一端部和第二端部，其中，第一端部的横截面积大于第二端部的横截面积，第二端部与部件A上的待测量点螺纹连接。具体的，如图2所示，测量件A上引出左右两个相同的测量点A，测量件B上引出左右两个相同的测量点B。

步骤2：设计十字形基准器。

十字形基准器设计为板型结构，由两个互相垂直的第一平板和第二平板构成，其中，第一平板的长度大于第二平板的长度，在第一平板左右两端设置测量点对接口，测量点对接口具有内螺纹结构，测量件A的第一端部与测量点对接口螺纹连接，测量点对接口的中心轴线与第一平板垂直。因为待测量点为内凹陷点，不易测量，需要将待测量点引出到十字形基准器表面上，设置测量点对接口的中心点为引出点，具体可对应为测量点A的引出点A1、A2或对应为测量点B的引出点B1、B2。

进一步地，在十字形基准器上设计至少2个定位点，具体地，如图4所示，设置4个定位点，具体为：C1、C2、C3和C4，以测量点A为例，C1、C3设置在第一平板上，C2、C4设置在第二平板上；A1与C1的直线距离为185mm，C3与A2的直线距离为185mm，C1与C2的直线距离为190mm，C4与C2的直线距离为270mm。十字形基准器表面平面度控制在0.02mm，以保证定位点和引出点在同一水平面上。

步骤3：测量件A和测量件B分别安装十字形基准器。

如图1至图3所示，测量件A与测量件B分别安装在十字形基准器上(安装方式可以为螺纹连接)，同一测量件上的两个测量点对接口设计在同一基准器上，十字形基准器与测量件A、测量件B的测量点对接口采用螺纹连接。

步骤4：部件A与部件B对接。

测量件A、测量件B安装完十字形基准器之后，将部件A、部件B放置在固定位置，部件A和部件B采用螺栓连接固定。

步骤5：测量测量点A与测量点B的相对距离。

本实施例中采用激光跟踪仪建立测量场进行测量，在测量场内任何位置都可以设置为坐标原点进行测量，部件A、部件B分别放在固定位置，测量点A、测量点B与引出点A1或A2、引出点B1或B2在同一垂直线上，测量点A与测量点B之间的相对距离与引出点A1与B1或引出点A2与B2的相对距离相等，将引出点A1与B1、A2与B2的相对距离计算值与测量点A、B之间的固定距离值作比较，精度要求为±1mm。

如果不满足精度要求，则需要增减部件A与部件B对接面的厚度(可采用减少部件A与部件B对接面的厚度或者在部件A与部件B对接面间增加垫片)，直到达到精度要求。本实施例中，设置激光跟踪仪测量点C，测量点A与测量点B位置固定距离为5389mm，精度要求为±1mm。

以计算引出点A1的空间坐标为例，具体计算过程如下：

1、设置激光跟踪仪的测量点为C，以机身原点为坐标原点，在测量件A、B上安装十字形基准器并将部件A、B进行对接，此时激光跟踪仪可以测量出定位点C1、C2的空间坐标，进而计算出引出点A1的空间坐标。

具体地，C1的坐标为(3480,499.872,132.88)，C2的坐标为(3345,499.872,-0.81)。

2、分别以C1、C2为圆心在十字形基准器表面建立两个圆，可得出C1至C2在Z方向的投影距离为133.69mm。

3、设置引出点A1的空间坐标为(X,Y,Z)，联立C1和C2的空间坐标值，可得以下方程：

(1)：(X-3480)²+(Z-132.88)²＝185²

(2)：(X-3345)²+(Z+0.81)²＝(133.69+185)²+135²

其中，185mm为引出点A1与定位点C1之间的距离，135mm为点C2与点C4之间距离的中间值。

由以上两个方程计算出引出点A1的坐标为(3480，499.872，317.88)。

同理可得引出点A2、点B1和点B2的坐标值，如表1所示：

表1引出点A2、B1和B2的坐标值

根据空间坐标系中两点之间距离测量公式，可得A1与B1之间的相对距离为：

同理可得，A2与B2之间的相对距离为5389.26mm。

步骤6：部件A与部件B校对。

引出点A1与B1、A2与B2之间的相对距离与固定距离进行比较，满足精度要求±1mm，则部件A与部件B对接成功。

如果A1与B1、A2与B2之间的相对距离与固定距离进行比较，不满足精度要求±1mm，可采用减少部件A与部件B对接面的厚度或者在部件A与部件B对接面间增加垫片达到精度要求。

本发明的另一个实施例，公开了一种基于十字形基准器的校对装置，该校对装置包括至少两个十字形基准器。

具体地，十字形基准器包括第一平板和第二平板，第一平板和第二平板相互垂直，且第一平板的长度大于第二平板的长度。

需要说明的是，在第一平板左右两端分别设置测量点对接口，测量点对接口具有内螺纹结构，且测量点对接口的中心轴线与第一平板垂直。

进一步地，十字形基准器上设计至少两个定位点，本实施例中，在十字形基准器上设置四个定位点，分别为C1、C2、C3和C4，具体地，C1、C3设置在第一平板上，C2、C4设置在第二平板上。

需要说明的是，十字形基准器根据实际需求需要设置定位点之间、定位点与引出点之间的位置关系，本实施例中，A1与C1的直线距离为185mm，C3与A2的直线距离为185mm，C1与C2的直线距离为190mm，C4与C2的直线距离为270mm。

进一步地，十字形基准器表面平面度控制在0.02mm，以保证定位点和引出点在同一水平面上。

示例性地，十字形基准器与测量点对接口采用螺纹连接。

进一步地，十字形基准器还包括多个测量件(例如测量件A、测量件B)，所述测量件与第一平板为可拆卸连接，具体连接方式可以为螺纹连接。

测量件为多段结构(例如：3段圆柱状结构)，各段结构之间为可拆卸连接(可以灵活增加或减少多段结构的段数，实时调整测量件的整体长度，以适应不同深度的凹陷点的测量需要)，各段结构的横截面积依次减小。

测量件具有第一端部和第二端部，其中，第一端部的横截面积大于第二端部的横截面积，其中第一端部与第一平板为可拆卸连接，具体连接方式可以为螺纹连接，第二端部(例如：包含测量点A，与飞行器部件A上待测量点对应)与飞行器上的待测量点为可拆卸连接，保证测量件在完成测量后及时与飞行器分离，同时测量件与与第一平板的可拆卸连接，保证了后期十字形基准器便于拆装收纳以及测量件损坏时的单独更换，降低后期使用成本。

本发明提出的一种基于十字形基准器的测量方法及测量装置，较好地实现了位于不同部件表面凹陷处的关键特征的精确测量，测量时通过十字形基准器将内部测量点无差别地引出部件表面，无需采用正式实物与部件接口进行对接，减少了试装的复杂过程，即可实现关键特征测量点与理论数模的精确拟合，操作效率高，有效保证了测量精度，测量过程简单易行。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于十字形基准器的校对方法，其特征在于，步骤包括：

步骤1：根据飞行器上的部件A、部件B分别制作测量件A、测量件B，测量件A、测量件B结构相同；

所述测量件A和测量件B为多段结构，各段结构之间为可拆卸连接，以适应不同深度的凹陷点的测量需要；

测量件A具有第一端部和第二端部，其中，第一端部的横截面积大于第二端部的横截面积，第二端部与部件A上的待测量点螺纹连接；

待测量点为内凹陷点，将待测量点引出到十字形基准器表面上，引出测量件A、测量件B的测量点A、测量点B，测量点A的引出点A1、A2，测量点B的引出点B1、B2；

步骤2：设计十字形基准器，所述十字形基准器包括两个互相垂直的第一平板和第二平板，第一平板上左右两端测量对接口的中心点为引出点A1、A2或B1、B2；

在所述十字形基准器上设置4个定位点，所述定位点包括C1、C2、C3和C4；所述定位点C1、C3设置在所述第一平板上，A1与C1以及A2与C3的直线距离均为185mm；所述定位点C2、C4设置在第二平板上，C4与C2的直线距离为270mm，C1与C2的直线距离为190mm；十字形基准器表面平面度控制在0.02mm；

步骤3：测量件A和测量件B分别安装十字形基准器；

所述十字形基准器与测量件A、测量件B采用螺纹连接；

步骤4：部件A与部件B对接；

步骤5：计算测量点A与测量点B的相对距离，将引出点A1与B1、A2与B2的相对距离计算值与测量点A、B之间的固定距离值作比较；

采用激光跟踪仪建立测量场进行测量，在测量场内任何位置都可以设置为坐标原点进行测量，部件A、部件B分别放在固定位置，测量点A、测量点B与引出点A1或A2、引出点B1或B2在同一垂直线上，测量点A与测量点B之间的相对距离与引出点A1与B1或引出点A2与B2的相对距离相等，将引出点A1与B1、A2与B2的相对距离计算值与测量点A、B之间的固定距离值作比较；

步骤6：部件A与部件B校对，如果不满足精度要求，则增减部件A与部件B对接面的厚度，直到达到精度要求。

2.根据权利要求1所述的一种基于十字形基准器的校对方法，其特征在于，所述步骤2还包括所述十字形基准器上设计至少两个定位点。

3.根据权利要求1所述的一种基于十字形基准器的校对方法，其特征在于，所述步骤4包括所述部件A与所述部件B采用螺栓固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于十字形基准器的校对方法，其特征在于，所述步骤5包括计算A1与B1、A2与B2之间的相对距离。