CN112815899B - 飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定装置，包括机座、基准板、基准板定位销、压板、压紧螺栓、压紧螺母和测距传感器；基准板包括测量靶板，测量靶板与机座同轴设置，测量靶板的外侧圆周上开设至少六个非均匀分布的第一孔，测距传感器设于机座上且用于测量测量靶板上设置的曲面或平面；本发明还涉及一种飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定方法。该飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定装置及方法的目的是解决配置大尺度空间精确测量设备、测量平台、基准构件产生的标定过程复杂、测量精度不稳定、成本增加、占地面积增大的问题。

Description

飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定装置及方法

技术领域

本发明涉及飞机装配技术领域，具体涉及一种飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定装置及方法。

背景技术

在飞机部件装配过程中，需要在壁板上钻铆钉孔，利用铆钉将飞机部件连接起来。在飞机壁板上钻铆，需要在正确的位置以正确的方向钻孔，通常要求孔的位置误差不大于0.5mm，孔的角度偏差不大于0.5°，一旦超出，将会严重影响飞机的疲劳寿命，甚至航空安全。飞机部件通常是大型复杂弱刚度构件，在加工、定位及组装过程中，难免会引入各种误差，采用离线编程方式预先规划的钻孔位置很可能偏离实际所需的钻孔位置。如果各项误差的综合效果比较显著，会导致钻孔位置偏差大于0.5mm，因此，在各类钻铆设备中，都要在钻铆执行器上设置基准孔视觉定位单元，在开始钻孔前，采用机器视觉的方法识别基准孔的实际位置，反馈给钻铆系统，做钻铆位置补偿。飞机壁板外表面形状为复杂曲面，为了准确地获得制孔位置的曲面法向，普遍采用非接触式的多点测量技术，利用多个(通常大于等于4个)激光测距传感器，测量曲面上钻孔区域附近的多个点的坐标，拟合曲面方程，从而计算出曲面上钻孔位置的法向。基于机器视觉的位置检测系统以及基于测距传感器的法向检测系统相当于为钻铆执行机构增加了“眼睛”，既能识别基准位置，又能识别方向，协助钻铆执行器调整至准确的位置，以准确的姿态钻铆。

为了确保曲面钻铆位置和法向检测系统的精度，需要标定曲面钻铆位置和法向检测系统的参数。通常有两种外部标定方式：将钻铆执行器从设备上拆解下来，安装在专门的测量平台上测量；不从设备上拆解钻铆执行器，搭建测量系统测量。两种标定方式都需要采用精度较高的基准构件，包括专门定制的精度较高的基准平板或基准球等构件。两种方法操作过程和所需条件不同，分别介绍。

(1)采用拆解检测的方式

需要建立精度较高的测量平台，基准构件和钻铆执行器都安装在测量平台上，在基准构件上设置视觉识别特征，钻铆执行器上的测距传感器向基准构件发送测量信号，视觉定位单元识别基准构件上对应的特征。平台能以较高的精度调整基准构件或者钻铆执行器的位置和姿态，构造多种已知的基准构件与钻铆执行器之间的位置姿态关系，由此分别建立以测距传感器、视觉定位单元的位置和姿态参数为未知数的方程组，求解方程组，标定出测距传感器、视觉定位单元的位置和姿态参数。

(2)采用不拆解检测的方式

需要采用大尺度空间精确测量设备(例如激光跟踪仪、激光干涉仪等)，搭建专用的测量系统，基准构件固定不动，钻铆执行器上的测距传感器向基准构件发送测量信号，视觉定位单元识别基准构件上对应的特征。设备携带钻铆执行机构分别运动至多种位置和姿态，构造出基准构件与钻铆执行器之间的多种位置姿态关系，利用外部的大尺度空间精确测量设备测量基准构件与钻铆执行器之间的相对位置姿态关系。由此分别建立以测距传感器、视觉定位单元的位置和姿态参数为未知数的方程组，求解方程组，标定出测距传感器、视觉定位单元的位置和姿态参数。

如采用第一种方法，需要制造精度较高的专用基准构件和测量平台，制造、安装、使用、维护不方便，占用固定的场地。如采用第二种方法，需要配置大尺度空间精确测量设备，造价昂贵，对工作环境、使用方法有较多限制。两种外部标定方式都需要较大的投入，且操作过程繁琐，不利于在生产实践中推广应用。

因此，发明人提供了一种飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定装置及方法。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定装置及方法，通过利用钻铆执行机构的特点，配置了体积小的基准板，解决了配置大尺度空间精确测量设备、测量平台、基准构件产生的标定过程复杂、测量精度不稳定、成本增加、占地面积增大的技术问题。

(2)技术方案

本发明的第一方面提供了一种飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定装置，其特征在于，包括机座、基准板、基准板定位销、压板、压紧螺栓、压紧螺母和测距传感器；

所述基准板包括测量靶板，所述测量靶板与所述机座同轴设置，所述测量靶板的外侧圆周上开设至少六个非均匀分布的第一孔，所述测距传感器设于所述机座上且用于测量所述测量靶板上设置的曲面或平面；

所述机座为钻铆执行机构的压脚，所述基准板通过所述基准板定位销固定于所述机座的端面上，所述压板的一端面贴设于所述机座，所述压板的另一端面贴设于所述压紧螺母，所述压紧螺母套设在所述压紧螺栓上且用于压紧所述基准板。

进一步地，所述基准板还包括定位板、定位板销轴和测量靶板销轴；

所述定位板销轴、所述测量靶板销轴均穿设于所述定位板，所述测量靶板的端面贴设于所述定位板的端面，所述定位板上的安装孔与所述机座上的凸起相适配，所述定位板销轴插入所述机座上的定位孔内，所述测量靶板销轴用于确定所述定位板和所述测量靶板之间的相对关系。

进一步地，所述测量靶板的内侧圆周上开设多个均匀分布的第二孔。

进一步地，所述第二孔至少为六个。

进一步地，所述测量靶板上开设中心孔，螺栓穿设于所述中心孔，所述测量靶板通过所述螺栓相对于所述机座进行旋转。

本发明的第二方面提供了基于上述的飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定装置的自标定方法，包括以下步骤：

利用测距传感器对测量靶板上设置的曲面或平面进行测量，确定第一方程；

以设定角度至少旋转五次所述测量靶板并依次对旋转后的所述测量靶板的曲面或平面进行测量，确定对应的多个方程；

求解以每一个方程建立的方程组，标定所述测距传感器的位置参数和姿态参数。

进一步地，所述以设定角度多次旋转所述测量靶板并依次对旋转后的所述测量靶板的曲面或平面进行测量，确定对应的多个方程，具体包括如下步骤：

所述测量靶板的被测平面的第一法向量为[a_i b_i c_i]^T，构成的所述被测平面方程为a_ix+b_iy+c_iz+d_i＝0；

所述测距传感器以(x₀ y₀ z₀)为起点，沿[p₀ q₀ r₀]^T方向发出测量信号，其中，所述起点(x₀ y₀ z₀)和所述方向向量[p₀ q₀ r₀]^T均为待标定的未知量；

获取所述测距传感器的信号距离为L_i，所述测量信号到达所述被测平面的点的坐标为(x₀+L_ip₀ y₀+L_iq₀ z₀+L_ir₀)，

确定所述第一方程为a_i(x₀+L_ip₀)x+b_i(y₀+L_iq₀)+c_i(z₀+L_ir₀)+d_i＝0；

转动所述被测平面五次，获取六个方程；

式中，d_i是通过所述被测平面上的一个已知点求得。

进一步地，所述转动所述被测平面五次，获取六个方程，具体包括如下步骤：

所述测量靶板绕中心孔轴线转动所述设定角度θ_i后，被测平面的法向量变为第二法向量[a_i+1 b_i+1 c_i+1]^T，依据坐标变换原理，所述第二法向量[a_i+1 b_i+1 c_i+1]^T与所述第一法向量[a_i b_i c_i]^T之间满足第一公式；

其中，所述第一公式为：

所述第二法向量[a_i+1 b_i+1 c_i+1]^T的各分量分别为：

a_i+1＝a_icosθ_i-b_isinθ_i；

b_i+1＝a_isinθ_i+b_icosθ_i；

c_i+1＝c_i；

所述测量靶板绕中心孔轴线转动所述设定角度θ_i后，获取所述测距传感器的信号距离为L_i+1，测量信号到达被测平面的点的坐标为(x₀+L_i+1p₀ y₀+L_i+1q₀ z₀+L_i+1r₀)，确定第二方程为(a_icosθ_i-b_isinθ_i)(x₀+L_i+1p₀)x+(a_isinθ_i+b_icosθ_i)(y₀+L_i+1q₀)+c_i(z₀+L_i+1r₀)+d_i+1＝0；

式中，d_i+1是通过所述被测平面上的一个已知点求得。

进一步地，所述测量靶板旋转后，前后两次的第一孔对应的圆心角偏差为Δγ_i+1，相机视野中前后两次的第一孔的间距为ΔL_T，其中，

相机像素对应的长度可通过ΔL与ΔL_T的比值求出。

进一步地，所述求解以每一个方程建立的方程组，标定所述测距传感器的位置参数和姿态参数，具体为：

以所述六个方程建立所述方程组，所述方程组为AX＝B，其中，X＝[x₀ y₀ z₀ p₀ q₀r₀]^T为未知数，A为由[a_i b_i c_i]^T和所述信号距离L_i构成的系数矩阵，B为由d_i构成的向量，则所述方程组的解为X＝A^-1B，获取全部未知数[x₀ y₀ z₀ p₀ q₀ r₀]^T。

(3)有益效果

综上，本发明通过利用钻铆执行机构的特点，配置了体积小的基准板，解决了配置大尺度空间精确测量设备、测量平台、基准构件产生的标定过程复杂、测量精度不稳定、成本增加、占地面积增大的问题，始终利用测距传感器的测量数据标定，实现了标定精度与测量精度匹配，避免因外部测量设备精度不足或不稳定影响测距传感器的位置和姿态标定精度，测量过程不需要人工参与，避免人为因素的干扰，提高了标定精度和效率，节约了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定装置中基准板的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定装置中测量靶板的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定方法的流程示意图；

图5是本发明实施例提供的一种飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定方法中测距传感器对测量靶板的第一次测量示意图；

图6是本发明实施例提供的一种飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定方法中测距传感器对测量靶板的第二次测量示意图；

图7是本发明实施例提供的一种飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定方法中测量靶板旋转后两次的孔对应的圆心角偏差示意图。

图中：

1-机座；2-基准板；201-测量靶板；2011-第一孔；2012-第二孔；2013-中心孔；202-定位板；2021、定位板销孔3-基准板定位销；4-压板；5-压紧螺栓；6-压紧螺母；7-测距传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

图1是本发明实施例提供的一种飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定装置的结构示意图，图2是本发明实施例提供的一种飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定装置中基准板的结构示意图，如图1-2所示，根据本发明实施例的第一方面提供了一种飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定装置，其特征在于，包括机座1、基准板2、基准板定位销3、压板4、压紧螺栓5、压紧螺母6和测距传感器7；基准板2包括测量靶板201，测量靶板201与机座1同轴设置，测量靶板201的外侧圆周上开设至少六个非均匀分布的第一孔2011，测距传感器7设于机座1上且用于测量测量靶板201上设置的曲面或平面；机座1为钻铆执行机构的压脚，基准板2通过基准板定位销3固定于机座1的端面上，压板4的一端面贴设于机座1，压板4的另一端面贴设于压紧螺母6，压紧螺母6套设在压紧螺栓5上且用于压紧基准板2。

在该实施方式中，基准板2与压板4分别位于机座1的两侧，分别贴合机座1的前、后端面，压紧螺母6装在压紧螺栓5上，旋紧压紧螺母6，压紧基准板2。机座1的内侧端面与基准板2的外侧端面贴合，确定机座1与基准板2的轴向位置；在机座1与基准板2上对应的位置设置定位销孔，定位销孔垂直于各零件的贴合面，基准板定位销3分别穿过机座1和基准板2，固定机座1与基准板2的径向位置。相机与测距传感器的作用是独立的，二者没有关联关系，分别负责确定位置和法向。测距传感器7的作用是利用测距传感器7测量工作面上的四个点，计算四个点的坐标值，构造工作面方程，再根据方程求出特定点的法向。相机的作用是通过测量各个基准孔在相机视野中的位置变化，确定相机像素值与实际位移的转换关系，从而确定工作位置。

图3是本发明实施例提供的一种飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定装置中测量靶板的结构示意图，如图3所示，测量靶板201的外侧圆周的一组第一孔2011(≥6)非均匀分布，测量靶板201每次旋转一个固定的角度，这组孔中的一个第一孔2011都会出现在相机视野中。由于测量靶板23与机座1同轴，相机光轴与机座1的轴线平行，那么，相机光轴应垂直于测量靶板201，测量靶板201的外侧圆周上的孔出现在相机视野中，应该是一个圆孔。如果视野中的孔是椭圆孔，说明相机光轴与测量靶板201不垂直，也就是说，相机光轴与机座1的轴线不平行，存在安装偏差。调整相机安装座，直到出现在相机视野中的孔为圆孔为止，说明相机的轴线调整到了与机座1的轴线平行的状态。由于测量靶板201每次都旋转固定角度，而外侧圆周的这组孔非均匀分布，所以，孔出现在相机视野中的不同位置，已知各个孔出现位置的实际偏差，对比相机视野中的测量偏差，就可以换算出像素与测量长度的关系。

作为一种优选实施方式，图2是本发明实施例提供的一种飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定装置中基准板的结构示意图，如图2所示，基准板2还包括定位板202、定位板销轴和测量靶板销轴；定位板销轴、测量靶板销轴均穿设于定位板202，测量靶板201的端面贴设于定位板202的端面，定位板201上的安装孔与机座1上的凸起相适配，定位板销轴插入机座1上的定位孔内，测量靶板销轴用于确定定位板202和测量靶板201之间的相对关系。

在该实施方式中，定位板202上的锥形孔与机座1突出的圆台配合，定位板销轴203插入机座1上的定位孔内，实现定位板202的准确定位，测量靶板201的端面贴合定位板202的端面，通过测量靶板销轴确定定位板202和测量靶板201之间的相对关系；在不插测量靶板销轴的状态下，旋转测量靶板201，将测量靶板201的不同销孔与定位板202上的定位销孔吻合，再插入测量靶板销轴，就可以实现测量靶板201角度的调整，测量靶板201上的斜面绕轴旋转了一个角度，形成了不同的测量平面。

测量靶板201的外侧圆周上有非均匀分布的第一孔2011，每次旋转，都会有其中的一个第一孔2011出现在相机视野中的不同位置，通过对比孔的位置变化，可求出相机像素对应的长度，由此标定相机的测量值，相机的作用是通过测量各个基准孔在相机视野中的位置变化，确定相机像素值与实际位移的转换关系，从而确定工作位置。

作为一种优选实施方式，图3是本发明实施例提供的一种飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定装置中测量靶板的结构示意图，如图3所示，测量靶板201的内侧圆周上开设多个均匀分布的第二孔2012。测量靶板201的圆周上共有两组孔，内侧圆周的一组孔沿圆周均匀分布，用于测量靶板201的定位，测量靶板201旋转固定角度后，这组孔与定位板202中的定位孔吻合，插入定位板销轴203，实现测量靶板201的准确定位。

作为一种优选实施方式，第二孔2012至少为六个。

作为一种优选实施方式，测量靶板201上开设中心孔2013，螺栓穿设于中心孔2013，测量靶板201通过螺栓相对于机座1进行旋转。

在该实施方式中，测量靶板201的中心孔2013用于穿过螺栓将测量靶板201与机座1夹紧，中心孔2013旁的第二孔2012用于固定测量靶板201与机座1之间的位置关系，中心孔2013与第二孔2012共同作用，实现了测量靶板201的定位和夹紧功能。

图4是本发明实施例提供的一种飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定方法的流程示意图，如图4所示，根据本发明实施例的第二方面提供了一种基于上述的飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定装置的自标定方法，包括以下步骤：

S101、利用测距传感器对测量靶板上设置的曲面或平面进行测量，确定第一方程；

S102、以设定角度至少旋转五次测量靶板并依次对旋转后的测量靶板的曲面或平面进行测量，确定对应的多个方程；

S103、求解以每一个方程建立的方程组，标定测距传感器的位置参数和姿态参数。

在该实施方式中，改变基准板2上测量靶板201的位置，作为测量对象的测量靶板201曲面或平面的位置姿态随之改变，相当于不需要钻铆执行机构运动就构造了不同的测量曲面或平面方程，测距传感器7测量一次曲面或平面，得到一个方程，多次变动基准板，构造多个方程，建立方程组，可标定测距传感器7的位置和姿态参数。

作为一种优选实施方式，图5是本发明实施例提供的一种飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定方法中测距传感器对测量靶板的第一次测量示意图，如图5所示，以设定角度多次旋转测量靶板并依次对旋转后的测量靶板的曲面或平面进行测量，确定对应的多个方程，具体包括如下步骤：

测量靶板的被测平面的第一法向量为[a_i b_i c_i]^T，构成的被测平面方程为a_ix+b_iy+c_iz+d_i＝0；

测距传感器以(x₀ y₀ z₀)为起点，沿[p₀ q₀ r₀]^T方向发出测量信号，其中，起点(x₀y₀ z₀)和方向向量[p₀ q₀ r₀]^T均为待标定的未知量；

获取测距传感器的信号距离为L_i，测量信号到达被测平面的点的坐标为(x₀+L_ip₀y₀+L_iq₀ z₀+L_ir₀)，

确定第一方程为a_i(x₀+L_ip₀)x+b_i(y₀+L_iq₀)+c_i(z₀+L_ir₀)+d_i＝0；

转动被测平面五次，获取六个方程；

式中，d_i是通过被测平面上的一个已知点求得。

具体地，由于测距传感器安装在机座1上，测距传感器的位置姿态是以测距传感器为基准测量的。为了便于使用，以机座1突出的圆台端面为XOY平面，机座1圆台端面中心孔圆心为原点，中心孔轴线为Z轴，Y轴水平向右，根据右手定则，利用Z轴、Y轴确定X轴。式中的d_i可通过平面上的一个已知点求得，通常可选平面与Z轴的交点作为平面上的已知点，因为无论平面怎样旋转，该点始终位于平面内。

作为一种优选实施方式，图6是本发明实施例提供的一种飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定方法中测距传感器对测量靶板的第二次测量示意图，如图6所示，转动被测平面五次，获取六个方程，具体包括如下步骤：

测量靶板绕中心孔轴线转动设定角度θ_i后，被测平面的法向量变为第二法向量[a_i+1 b_i+1 c_i+1]^T，依据坐标变换原理，第二法向量[a_i+1 b_i+1 c_i+1]^T与第一法向量[a_i b_i c_i]^T之间满足第一公式；

其中，第一公式为：

第二法向量[a_i+1 b_i+1 c_i+1]^T的各分量分别为：

a_i+1＝a_icosθ_i-b_isinθ_i；

b_i+1＝a_isinθ_i+b_icosθ_i；

c_i+1＝c_i；

测量靶板绕中心孔轴线转动设定角度θ_i后，获取测距传感器的信号距离为L_i+1，测量信号到达被测平面的点的坐标为(x₀+L_i+1p₀ y₀+L_i+1q₀ z₀+L_i+1r₀)，确定第二方程为(a_icosθ_i-b_isinθ_i)(x₀+L_i+1p₀)x+(a_isinθ_i+b_icosθ_i)(y₀+L_i+1q₀)+c_i(z₀+L_i+1r₀)+d_i+1＝0；

式中，d_i+1是通过被测平面上的一个已知点求得。

具体地，式中的d_i+1可通过平面上的一个已知点求得，通常可选平面与Z轴的交点作为平面上的已知点，因为无论平面怎样旋转，该点始终位于平面内。

作为一种优选实施方式，图7是本发明实施例提供的一种飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定方法中测量靶板旋转后两次的孔对应的圆心角偏差示意图，如图7所示，测量靶板旋转后，前后两次的第一孔对应的圆心角偏差为Δγ_i+1，相机视野中前后两次的第一孔的间距为ΔL_T，其中，

相机像素对应的长度可通过ΔL与ΔL_T的比值求出。

作为一种优选实施方式，求解以每一个方程建立的方程组，标定测距传感器的位置参数和姿态参数，具体为：

以六个方程建立方程组，方程组为AX＝B，其中，X＝[x₀ y₀ z₀ p₀ q₀ r₀]^T为未知数，A为由[a_i b_i c_i]^T和信号距离L_i构成的系数矩阵，B为由d_i构成的向量，则方程组的解为X＝A^-1B，获取全部未知数[x₀ y₀ z₀ p₀ q₀ r₀]^T。

以上仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定装置，其特征在于，包括机座(1)、基准板(2)、基准板定位销(3)、压板(4)、压紧螺栓(5)、压紧螺母(6)和测距传感器(7)；

所述基准板(2)包括测量靶板(201)，所述测量靶板(201)与所述机座(1)同轴设置，所述测量靶板(201)的外侧圆周上开设至少六个非均匀分布的第一孔(2011)，所述测距传感器(7)设于所述机座(1)上且用于测量所述测量靶板(201)上设置的曲面或平面；

所述机座(1)为钻铆执行机构的压脚，所述基准板(2)通过所述基准板定位销(3)固定于所述机座(1)的端面上，所述压板(4)的一端面贴设于所述机座(1)，所述压板(4)的另一端面贴设于所述压紧螺母(6)，所述压紧螺母(6)套设在所述压紧螺栓(5)上且用于压紧所述基准板(2)；

所述基准板(2)还包括定位板(202)、定位板销轴和测量靶板销轴；所述定位板销轴、所述测量靶板销轴均穿设于所述定位板(202)，所述测量靶板(201)的端面贴设于所述定位板(202)的端面，所述定位板(202)上的安装孔与所述机座(1)上的凸起相适配，所述定位板销轴插入所述机座(1)上的定位孔内，所述测量靶板销轴用于确定所述定位板(202)和所述测量靶板(201)之间的相对关系。

2.根据权利要求1所述的飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定装置，其特征在于，所述测量靶板(201)的内侧圆周上开设多个均匀分布的第二孔(2012)。

3.根据权利要求2所述的飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定装置，其特征在于，所述第二孔(2012)至少为六个。

4.根据权利要求2所述的飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定装置，其特征在于，所述测量靶板(201)上开设中心孔(2013)，螺栓穿设于所述中心孔(2013)，所述测量靶板(201)通过所述螺栓相对于所述机座(1)进行旋转。

5.一种基于如权利要求1-4中任一项所述的飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定装置的自标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用测距传感器对测量靶板上设置的曲面或平面进行测量，确定第一方程；

以设定角度至少旋转五次所述测量靶板并依次对旋转后的所述测量靶板的曲面或平面进行测量，确定对应的多个方程；

求解以每一个方程建立的方程组，标定所述测距传感器的位置参数和姿态参数。

6.根据权利要求5所述的飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定方法，其特征在于，所述以设定角度多次旋转所述测量靶板并依次对旋转后的所述测量靶板的曲面或平面进行测量，确定对应的多个方程，具体包括如下步骤：

所述测量靶板的被测平面的第一法向量为[a_i b_i c_i]^T，构成的所述被测平面方程为a_ix+b_iy+c_iz+d_i＝0；

所述测距传感器以(x₀ y₀ z₀)为起点，沿[p₀ q₀ r₀]^T方向发出测量信号，其中，所述起点(x₀ y₀ z₀)和所述方向向量[p₀ q₀ r₀]^T均为待标定的未知量；

获取所述测距传感器的信号距离为L_i，所述测量信号到达所述被测平面的点的坐标为(x₀+L_ip₀y₀+L_iq₀z₀+L_ir₀)；

确定所述第一方程为a_i(x₀+L_ip₀)x+b_i(y₀+L_iq₀)+c_i(z₀+L_ir₀)+d_i＝0；

转动所述被测平面五次，获取六个方程；

式中，d_i是通过所述被测平面上的一个已知点求得。

7.根据权利要求6所述的飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定方法，其特征在于，所述转动所述被测平面五次，获取六个方程，具体包括如下步骤：所述测量靶板绕中心孔轴线转动所述设定角度θi后，被测平面的法向量变为第二法向量[a_i+1b_i+1c_i+1]^T，依据坐标变换原理，所述第二法向量[a_i+1b_i+1c_i+1]^T与所述第一法向量[a_i b_i c_i]^T之间满足第一公式；

其中，所述第一公式为：

所述第二法向量[a_i+1b_i+1c_i+1]^T的各分量分别为：

a_i+1＝a_icosθ_i-b_isinθ_i；

b_i+1＝a_isinθ_i+b_icosθ_i；

c_i+1＝c_i；

所述测量靶板绕中心孔轴线转动所述设定角度θ_i后，获取所述测距传感器的信号距离为L_i+1，测量信号到达被测平面的点的坐标为(x₀+L_i+1p₀y₀+L_i+1q₀z₀+L_i+1r₀)，确定第二方程为(a_icosθ_i-b_isinθ_i)(x₀+L_i+1p₀)x+(a_isinθ_i+b_icosθ_i)(y₀+L_i+1q₀)+c_i(z₀+L_i+1r₀)+d_i+1＝0；

式中，d_i+1是通过所述被测平面上的一个已知点求得。

8.根据权利要求6所述的飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定方法，其特征在于，所述测量靶板旋转后，前后两次的第一孔对应的圆心角偏差为Δγ_i+1，相机视野中前后两次的第一孔的间距为ΔL_T，其中，

9.根据权利要求6所述的飞机壁板钻铆位置和法向检测系统自标定方法，其特征在于，所述求解以每一个方程建立的方程组，标定所述测距传感器的位置参数和姿态参数，具体为：

以所述六个方程建立所述方程组，所述方程组为AX＝B，其中，X＝[x₀ y₀ z₀p₀ q₀ r₀]^T为未知数，A为由[a_i b_i c_i]^T和所述信号距离L_i构成的系数矩阵，B为由d_i构成的向量，则所述方程组的解为X＝A^-1B，获取全部未知数[x₀ y₀ z₀ p₀q₀ r₀]^T。

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