CN114136239B - 一种用于舱段对接的在线非接触式测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种用于舱段对接的在线非接触式测量方法，用于实现待对接的舱段一与舱段二之间平行度以及同轴度的测量，以实现舱段一与舱段二的对接，其中，舱段一的对接面具有凹台阶结构，舱段二的对接面具有与凹台阶结构相配合的凸台阶结构。本发明为舱段姿态的测量提供一种简易化、自动化、高精度以及高效率的测量方法，测量的内容包括舱段的平行度、同轴度和对接标志的位置测量。本发明自动化程度高，测量速度快。本发明在无需标靶、不需要人工参与的前提下，实现了自动测量，提高了工作效率，降低了成本。

Description

一种用于舱段对接的在线非接触式测量方法

技术领域

本发明涉及一种用于舱段对接的在线非接触式测量方法，特别适用于航空航天行业中的舱段对接装配的设备中。

背景技术

随着科学技术不断发展，市场竞争日趋激烈。快速、高效、可靠的生产已经成为了当今所有工业发展的主要方向和特性。为了实现这些目标各行业都面临着提升生产效率、提高产品质量和降低生产成本的问题。在某些高端筒状物产品的生产中，舱段的高质量自动化对接测量设备尤为重要。快捷精确的测量部件的空间姿态、对中和定位，能够在提高对接精度、缩短装配时间、节约装配成本方面扮演重要角色。

目前现有的姿态测量方式有接触式测量和非接触式测量两大类。非接触式测量主要采用视觉测量、激光扫描测量和视觉系统激光传感器的组合测量三种方式。

接触式测量的实现方式和缺点：接触式测量主要三坐标机械机构和检测头，接触式测量由于检测头和被测部件必须接触才可以实现测量。为保证测量精度和仪器被撞坏，测量仪器和被测部件接触时必须缓慢接触。另外由于需要检测部件的空间维度比较多，所以测量的点比较多，导致测量时间比较长，严重影响了生产效率。

视觉测量需要在工件上贴标靶才可以实现，这就需要大量的人工参与。激光扫描测量，需要对工件的整体外形进行扫描，生成点云，并处理大量的模型数据，测量时间长。另外视觉测量系统和激光扫描系统需采集舱段外轮廓位置信息，而由于舱段外轮廓都是未经过精加工的，所以测量的精度也不高。

目前的测量系统中，均通过建立多个坐标系或多个数学模型以及大量的数学计算得出测量值，测量系统非常复杂，测量时间也比较长。

专利CN201410554949.6提供了一种发动机大部件自动对接装置，该方案中所设计的姿态测量系统是由摄像机和靶标、激光测距传感器、倾角传感器等组成，该测量系统需要激光测距传感器和倾角传感器组合在一起才可以定位空间姿态。此测量系统存在如下缺点：缺点1)机械结构复杂，实用不方便；缺点2)需要将摄像机、标靶等人工安装到工件上，无法实现自动化测量。

专利CN202110005821.4提供了一种舱段位姿测量及对准解决方案，该方案是由工业相机和三维扫描传感器配合使用，通过直线扫描的方法扫描舱段的表面通过使用轴线的拟合和母线拟合以及通过蒙特卡洛数值模拟方法来对轴线和母线进行大量的数值模拟和同端面相机组的重合变换和几何变换和一种标定方法用以对同一端面进行拍摄的相机组进行配准从而得到两个轨迹在空间中的真实位姿。该方案存在如下缺点：缺点1)该方案中，三维扫描传感器以测量工件外表面作为数据基础，由于外表面不是精加工部位，精度得不到保证，所以测量精度低；缺点2)该方案得到空间位置数据信息的过程中，需要建立大量的数学模型，实施比较困难。

专利CN201911102118.4提供了一中基于双目视觉测量的运载火箭大部段调姿对接方法。该方法主要是以2个双目目相机，通过在固定托架上安装靶标获取位置信息，建立全局坐标系，将接工件特征点(定位销和定位孔的位置)通过标靶建立两个对接部段的局部坐标系，再建立装配坐标系。然后分别确定两个局部坐标系与装配坐标系间的转换关系矩阵；最终建立虚拟调姿坐标系。该方法存在以下缺点：缺点1)需要人工安装大量的标靶，测量时间长；缺点2)双目相机采集的位置信息在固定支座上，不能直接采集工件的位置，偏差比较大；缺点3)需要建立多个坐标系，计算复杂。

传统的筒状物对接测量系统已不能满足大批量、高精度自动生产的需要，因此市场需要一种更加简便、自动化程度更高、测量速度更快的测量系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有的测量技术存在测量过程需要人工参与，自动化程度不高，测量速度比较慢，测量舱段外表面的测量精度不高等问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种用于舱段对接的在线非接触式测量方法，用于实现待对接的舱段一与舱段二之间平行度以及同轴度的测量，以实现舱段一与舱段二的对接，其中，舱段一的对接面具有凹台阶结构，舱段二的对接面具有与凹台阶结构相配合的凸台阶结构，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、搭建在线非接触式测量系统，包括在线非接触式测量装置、通信模块一、通信模块二以及工控机系统，工控机系统经由通信模块一与在线非接触式测量装置建立数据通信，同时，工控机系统经由通信模块二与用于调整舱段一及舱段二的姿态的调姿系统的控制器建立数据通信；

在线非接触式测量装置包括三自由度运动模块以及设置在三自由度运动模块上的激光位移传感器安装板一及激光位移传感器安装板二，三自由度运动模块在工控机系统的控制下带动激光位移传感器安装板一以及激光位移传感器安装板二沿X轴、Y轴及Z轴运动；激光位移传感器安装板一及激光位移传感器安装板二是测量的基准板，激光位移传感器安装板一与激光位移传感器安装板二在Y轴方向与Z轴方向所构成的平面内相互平行且垂直于调姿系统的水平运动滑台；

激光位移传感器安装板一上设有第一内激光位移传感器一、第一内激光位移传感器二、第一内激光位移传感器三、第一内激光位移传感器四以及第一外激光位移传感器一、第一外激光位移传感器二、第一外激光位移传感器三、第一外激光位移传感器四；第一内激光位移传感器一、第一内激光位移传感器二、第一内激光位移传感器三及第一内激光位移传感器四沿圆曲线一在周向上均匀布置，圆曲线一的直径与舱段一的凹台阶结构的曲线的直径相等，设圆曲线一的半径为R₁；第一外激光位移传感器一、第一外激光位移传感器二、第一外激光位移传感器三及第一外激光位移传感器四沿圆曲线二在周向上均匀布置，圆曲线二的直径与舱段一的曲线的直径相等；圆曲线一和圆曲线二为同心圆，圆心为O；

激光位移传感器安装板二上设有第二内激光位移传感器一、第二内激光位移传感器二、第二内激光位移传感器三、第四内激光位移传感器四以及第二外激光位移传感器、第二外激光位移传感器二、第二外激光位移传感器三、第二外激光位移传感器四；第二内激光位移传感器一、第二内激光位移传感器二、第二内激光位移传感器三、第四内激光位移传感器四沿圆曲线三在周向上均匀布置，圆曲线三的直径与舱段二的凸台阶结构的曲线的直径相等，设圆曲线三的半径为R₃；第二外激光位移传感器一、第二外激光位移传感器二、第二外激光位移传感器三及第二外激光位移传感器四沿圆曲线四在周向上均匀布置，圆曲线四的直径与舱段二的曲线的直径相等；圆曲线三和圆曲线四为同心圆，圆心为O＇；

连接圆心O与圆心O＇的直线OO＇即为舱段一和舱段二对接的轴心线。

设通过第一内激光位移传感器一、第一内激光位移传感器二、第一内激光位移传感器三、第一内激光位移传感器四、第一外激光位移传感器一、第一外激光位移传感器二、第一外激光位移传感器三、第一外激光位移传感器四获得的测量值分别为La1、La2、La3、La4、La5、La6、La7、La8；通过第二内激光位移传感器一、第二内激光位移传感器二、第二内激光位移传感器三、第四内激光位移传感器四、第二外激光位移传感器一、第二外激光位移传感器二、第二外激光位移传感器三、第二外激光位移传感器四获得的测量值分别为Lb1、Lb2、Lb3、Lb4、Lb5、Lb6、Lb7、Lb8；

步骤2、舱段一的平行度测量：

步骤201、三自由度运动模块将激光位移传感器安装板一及激光位移传感器安装板二运动至预设位置；

计算La7-La8：若La7-La8大于零，则调姿机构调整舱段一沿激光位移传感器安装板一所在平面的Z轴Z1正方向逆时针旋转，直至La7-La8＝0时停止，进入步骤202；

若La7-La8小于零时，则调姿机构调整舱段一沿激光位移传感器安装板一2所在平面的Z轴Z1正方向顺时针旋转，直至La7-La8＝0时停止，进入步骤202；

若La7-La8等于零，则此时舱段一和激光位移传感器安装板一在Y轴方向平行，进入步骤202。

步骤202、计算La5-La6：若La5-La6大于零，则调姿机构调整舱段一沿激光位移传感器安装板一所在平面的Y轴Y1正方向逆时针旋转，直至La5-La6＝0时停止，进入步骤203；

若La5-La6小于零，则调姿机构调整舱段沿激光位移传感器安装板一所在平面的Y轴Y1正方向顺时针旋转，直至La7-La8＝0时停止，进入步骤203；

若La5-La6等于零，则此时舱段一和激光位移传感器安装板一在Z轴方向平行，进入步骤203；

步骤103、当舱段一在Y轴和Z轴均平行于激光位移传感器安装板一时，则舱段一与激光位移传感器安装板一在YOZ平面上平行，即La5＝La6＝La7＝La8，进入步骤3；

步骤3、舱段二的平行度测量：

步骤301、计算Lb7-Lb8：若Lb7-Lb8大于零，则调姿机构调整舱段二沿激光位移传感器安装板二所在平面的Z轴Z2正方向逆时针旋转，直至Lb7-Lb8＝0时停止，进入步骤302；

若Lb7-Lb8小于零，则调姿机构调整舱段二沿激光位移传感器安装板二所在平面的Z轴Z2正方向顺时针旋转，直至Lb7-Lb8＝0时停止，进入步骤302；

若Lb7-Lb8等于零，则此时舱段二和激光位移传感器安装板二在Y轴方向平行，进入步骤302；

步骤202、计算Lb5-Lb6：若Lb5-Lb6大于零，则调姿机构调整舱段二沿激光位移传感器安装板二所在平面的Y轴Y2正方向逆时针旋转，直至Lb5-Lb6＝0时停止，进入步骤303；

若Lb5-Lb6小于零，则调姿机构调整舱段沿激光位移传感器安装板二所在平面的Y轴Y2正方向顺时针旋转，直至Lb7-Lb8＝0时停止，进入步骤303；

若Lb5-Lb6等于零，则此时舱段二和激光位移传感器安装板二在Z轴方向平行，进入步骤303；

步骤303、当舱段二在Y轴和Z轴均平行于激光位移传感器安装板二时，则舱段二B与激光位移传感器安装板二在YOZ平面上平行，即Lb5＝Lb6＝Lb7＝Lb8；

此时，舱段一平行于激光位移传感器安装板一，舱段二平行于激光位移传感器安装板二，由于激光位移传感器安装板一平行于激光位移传感器安装板二，则舱段一平行于舱段二，平行度调整完毕；

步骤4、舱段一的同轴度测量：

步骤401、通过调姿系统在激光位移传感器安装板一所在平面Y1O1Z1上，沿激光位移传感器安装板一所在平面的Y轴Y1平移舱段一，使得第一内激光位移传感器三发出的激光束与对接面的凹台阶结构相切，获得第一内激光位移传感器三的激光信号发生跳变时的切点位置E1；

步骤402、通过调姿系统移载舱段一在平面Y1O1Z1上沿Y轴Y1方向平移舱段使得第一内激光位移传感器四发出的激光束与对接面的凹台阶结构相切，获得第一内激光位移传感器四的激光信号发生跳变时的切点位置F1；

步骤403、系统计算舱段一的轴心在激光位移传感器安装板一所在平面的Y轴Y1正方向的偏移距离dy₁，dy₁＝R₁-(y_E1-y_F1)/2，其中，y_E1为切点位置E1在平面Y1O1Z1内的Y轴坐标，y_F1为切点位置F1在平面Y1O1Z1内的Y轴坐标值。

步骤404、调姿系统移载舱段一向激光位移传感器安装板一所在平面的Y轴Y1负方向水平移动dy1，即被测对接面的凹台阶结构曲线圆心O1和激光位移传感器安装板一上的圆曲线一的圆心O在Z轴方向在一条线上；

步骤405、通过调姿系统在平面Y1O1Z1上沿激光位移传感器安装板一所在平面的Z轴Z1正方向平移舱段一，使得第一内激光位移传感器一的激光束与被测对接面的凹台阶结构相切，获得第一内激光位移传感器一的激光信号发生跳变时的切点位置G1；

步骤406、通过调姿系统移载舱段一在平面Y1O1Z1上沿激光位移传感器安装板一所在平面的Z轴Z1正方向平移舱段一，使得第一内激光位移传感器二的激光束与被测对接面的凹台阶结构相切，获得第一内激光位移传感器二的激光信号发生跳变时的切点位置H1；

步骤407、系统计算舱段一A的轴心在激光位移传感器安装板一所在平面的Z轴Z1正方向的偏移距离dz₁，dz₁＝R₁-(z_G1-z_H1)/2，其中，z_G1为切点位置G1在平面Y1O1Z1内的z轴坐标，z_H1为切点位置F1在平面Y1O1Z1内的z轴坐标值。

步骤408、调姿系统移载舱段一A沿激光位移传感器安装板一所在平面的Z轴Z1负方向移动dz1，即被测对接面凹台阶结构曲线圆心O1和激光位移传感器安装板一上的圆曲线一的圆心O在Z轴方向在一条线上。

此时，被测对接面凹台阶结构曲线圆心O1在预设轴心线OO＇上，舱段一完成同轴度测量；

步骤5、舱段二的同轴度测量：

步骤501、通过调姿系统在激光位移传感器安装板二所在平面Y2O2Z2上，沿激光位移传感器安装板二所在平面的Y轴Y2平移舱段二，使得第二内激光位移传感器三发出的激光束与对接面的凸台阶结构相切，获得第二内激光位移传感器三的激光信号发生跳变时的切点位置E2；

步骤502、通过调姿系统在平面Y2O2Z2上沿Y轴Y2方向平移舱段二使得第二内激光位移传感器四发出的激光束与对接面的凸台阶结构相切，获得第二内激光位移传感器四的激光信号发生跳变时的切点位置F2；

步骤503、系统计算舱段二B的轴心在激光位移传感器安装板二所在平面的Y轴Y2正方向的偏移距离dy₂，dy₂＝R₃-(y_E2-y_F2)/2，其中，y_E2为切点位置E2在平面Y2O2Z2内的Y轴坐标，y_F2为切点位置F2在平面Y2O2Z2内的Y轴坐标值。

步骤504、调姿系统移载舱段二向激光位移传感器安装板二所在平面的Y轴Y2负方向水平移动dy2，即被测对接面的凸台阶结构曲线圆心O2和激光位移传感器安装板二2-2上的圆曲线三的圆心O＇在Z轴方向在一条线上；

步骤505、通过调姿系统在平面Y2O2Z2上沿激光位移传感器安装板二所在平面的Z轴Z2正方向平移舱段二，使得第二内激光位移传感器一的激光束与被测对接面的凸台阶结构相切，获得第二内激光位移传感器一的激光信号发生跳变时的切点位置G2；

步骤506、通过调姿系统移载舱段二在平面Y2O2Z2上沿激光位移传感器安装板二所在平面的Z轴Z2正方向平移舱段二，使得第二内激光位移传感器二的激光束与被测对接面的凸台阶结构相切，获得第二内激光位移传感器二的激光信号发生跳变时的切点位置H2；

步骤507、系统计算舱段二B的轴心在激光位移传感器安装板二所在平面的Z轴Z2正方向的偏移距离dz₂，dz₂＝R₃-(z_G2-z_H2)/2，其中，z_G2为切点位置G2在平面Y2O2Z2内的z轴坐标，z_H2为切点位置F2在平面Y2O2Z2内的z轴坐标值。

步骤508、调姿系统移载舱段二沿激光位移传感器安装板二所在平面的Z轴Z2负方向移动dz2，即被测对接面凸台阶结构曲线圆心O2和激光位移传感器安装板二上的圆曲线三的圆心O＇在Z轴方向在一条线上。

此时，被被测对接面凸台阶结构曲线圆心O2在预设轴心线OO＇上，舱段二完成同轴度测量。

优选的，还用于实现对舱段一上的定位孔以及舱段二上的定位销的测量，则所述步骤5之后还包括：

步骤6、定位孔和定位销的位置测量，包括以下步骤：

步骤601、舱段一的定位孔的中心位置测量

定位孔在舱段一外壁上以X轴为轴心进行360°旋转；旋转时，当第一外激光位移传感器一检测到定位孔的第一个边缘时，将第一外激光位移传感器一的激光信号的第一个跳变信号获得的角度作为定位标志零度；当第一外激光位移传感器一检测到定位孔的第二个边缘时，获得第一外激光位移传感器一的激光信号的第二个跳变信号所对应的角度θ1；定位孔再低速反向旋转停止，记录此时La5的数值，此时，获得的La5的数值为定位孔A-1的中心位置；

步骤602、舱段二的定位销的中心位置测量

定位销在舱段二外壁上以X轴为轴心进行360°旋转；旋转时，当第二外激光位移传感器一检测到定位销的第一个边缘时，将第二外激光位移传感器一的激光信号的第一个跳变信号获得的角度作为定位标志零度；当第二外激光位移传感器一检测到定位销的第二个边缘时，获得第二外激光位移传感器一的激光信号的第二个跳变信号所对应的角度θ2；定位销再低速反向旋转停止，记录此时Lb5的数值，此时，获得的Lb5的数值为定位销B-1的中心位置。

步骤603、计算La5+Lb5+C，C为两个舱段对接间距，到此对接测量结束。

本发明为舱段姿态的测量提供一种简易化、自动化、高精度以及高效率的测量方法，测量的内容包括舱段的平行度、同轴度和对接标志的位置测量。与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1)自动化程度高，测量速度快。本发明在无需标靶、不需要人工参与的前提下，实现了自动测量，提高了工作效率，降低了成本。

2)测量精度高。本发明采用高精度的运动模组和高精度的工装板拖动激光位移传感器，直接测量对接截面空间姿态，确保了测量精度。

3)数据计算简单。本发明通过计算机系统采集并计算激光位移传感器的反馈值来得出调姿机构的伺服轴进给量。本发明只涉及比较和加减的运算，不涉及复杂的数学模型和多个坐标系之间的模型计算。

附图说明

图1为本发明所采用的在线非接触式测量装置的结构示意图；

图2为激光位移传感器在图1中的激光位移传感器安装板一上的安装位置示意图；

图3为激光位移传感器在图1中的激光位移传感器安装板二上的安装位置示意图；

图4为本发明所采用的在线非接触式测量系统的原理图；

图5为舱段一与舱段二测量过程状态示意图；

图6及图7为舱段一的同轴度测量示意；

图8及图9为舱段二的同轴度测量示意；

图10及图11为定位孔和定位销的位置测量示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明提供的一种用于舱段对接的在线非接触式测量方法，用于实现待对接的舱段一A与舱段二B之间平行度以及同轴度的测量，以及用于实现对舱段一A上的定位孔A-1以及舱段二B上的定位销B-1的测量，以实现舱段一A与舱段二B的对接面，其中，舱段一A的对接面具有凹台阶结构，舱段二B的对接面具有与凹台阶结构相配合的凸台阶结构。

本发明提供的一种用于舱段对接的在线非接触式测量方法采用如图4所示的在线非接触式测量系统包括在线非接触式测量装置、通信模块一、通信模块二以及工控机系统。工控机系统经由通信模块一与在线非接触式测量装置建立数据通信，同时，工控机系统经由通信模块二与用于调整舱段一A及舱段二B的姿态的调姿系统的控制器建立数据通信。

本发明中的在线非接触式测量装置包括具有X轴伺服电机1-1、Y轴伺服电机1-2、Z轴伺服电机1-3的三自由度运动模块1。三自由度运动模块1上设有激光位移传感器安装板一2-1以及激光位移传感器安装板二2-2，工控机系统经由通信模块一发送控制指令给三自由度运动模块1的运动控制器，由运动控制器控制X轴伺服电机1-1、Y轴伺服电机1-2及Z轴伺服电机1-3，进而带动激光位移传感器安装板一2-1以及激光位移传感器安装板二2-2沿X轴、Y轴及Z轴运动。激光位移传感器安装板一2-1正对舱段一A的对接面，激光位移传感器安装板二2-2正对舱段二B的对接面。激光位移传感器安装板一2-1及激光位移传感器安装板二2-2是测量的基准板，激光位移传感器安装板一2-1与激光位移传感器安装板二2-2在Y轴方向与Z轴方向所构成的平面内相互平行且垂直于调姿系统的水平运动滑台。

激光位移传感器安装板一2-1上设有第一内激光位移传感器一a1、第一内激光位移传感器二a2、第一内激光位移传感器三a3、第一内激光位移传感器四a4以及第一外激光位移传感器一a5、第一外激光位移传感器二a6、第一外激光位移传感器三a7、第一外激光位移传感器四a8。如图2所示，第一内激光位移传感器一a1、第一内激光位移传感器二a2、第一内激光位移传感器三a3及第一内激光位移传感器四a4沿圆曲线一在周向上均匀布置，圆曲线一的直径与舱段一A的凹台阶结构的最内侧边缘处的曲线的直径相等，设圆曲线一的半径为R₁。第一外激光位移传感器一a5、第一外激光位移传感器二a6、第一外激光位移传感器三a7及第一外激光位移传感器四a8沿圆曲线二在周向上均匀布置，圆曲线二的直径与舱段一A的最外侧边缘处的曲线的直径相等。圆曲线一和圆曲线二为同心圆，圆心为O。

激光位移传感器安装板二2-2上设有第二内激光位移传感器一b1、第二内激光位移传感器二b2、第二内激光位移传感器三b3、第四内激光位移传感器四b4以及第二外激光位移传感器一b5、第二外激光位移传感器二b6、第二外激光位移传感器三b7、第二外激光位移传感器四b8。如图3所示，第二内激光位移传感器一b1、第二内激光位移传感器二b2、第二内激光位移传感器三b3、第四内激光位移传感器四b4沿圆曲线三在周向上均匀布置，圆曲线三的直径与舱段二B的凸台阶结构的最内侧边缘处的曲线的直径相等，设圆曲线三的半径为R₃。第二外激光位移传感器一b5、第二外激光位移传感器二b6、第二外激光位移传感器三b7及第二外激光位移传感器四b8沿圆曲线四在周向上均匀布置，圆曲线四的直径与舱段二B的最外侧边缘处的曲线的直径相等。圆曲线三和圆曲线四为同心圆，圆心为O＇。

连接圆心O与圆心O＇的直线OO＇即为舱段一A和舱段二B对接的轴心线。

所有激光位移传感器均通过通信模块一与工控机系统建立数据通信，激光位移传感器负责对经过精加工的舱段一A及舱段二B的对接面进行测量，并将测量数据传送至工控机系统。工控机系统根据测量的数据，经过简单的计算，将计算结果通过通讯模块二传送至调姿系统的控制器。调姿系统的控制器根据工控机系统运算的结果，驱动调姿平台上的伺服系统，拖动舱段一A及舱段二B分别沿Y轴、Z轴纠偏调整，沿Y轴、Z轴直线运动，调整轴位置，沿X旋转调整定位销B-1和定位孔A-1的位置。

基于上述系统实现平行度测量的原理为：两个平行的平面上的任意两点距离相等。舱段一A及舱段二B的对接面上任意4个点到基准板(即激光位移传感器安装板一2-1及激光位移传感器安装板二2-2)的距离相等时，对接面与基准板平行。

基于上述系统实现同轴度测量的原理为：两个相互平行的圆柱体，当一个圆柱截面圆曲线圆心在另个圆柱体的轴线上时，两个圆柱体即同轴。通过调姿系统移载舱段一A或舱段二B在YOZ平面上沿Y轴平移舱段一A或舱段二B，使得第一内激光位移传感器三a3、第一内激光位移传感器四a4或第二内激光位移传感器三b3、第二内激光位移传感器四b4发出的激光束分别与对接面的台阶相切(相切时，激光信号发生跳变)，系统分别记录由a3/b3和a4/b4与对接面台阶相切点时的两个位置点的Y轴坐标值y_E、y_F，并计算被测对接面的圆心在Y轴的偏移量Dy，Dy＝R-(y_E-y_F)/2。然后调姿系统移载舱段一A或舱段二B消除Y轴方向的偏移量，即被测对接面台阶曲线圆心O＇和激光位移传感器安装板一上的圆曲线一的圆心O在Z轴方向在一条线上。下一步，通过调姿系统移载舱段一A或舱段二B在YOZ平面上沿Z轴平移，使得第一内激光位移传感器一a1、第一内激光位移传感器二a2或第二内激光位移传感器一b1、第二内激光位移传感器二b2发出的激光束分别与截面台阶相切，系统分别记录a1/b1和a2/b2与对接面台阶相切点时的两个位置点的Z轴坐标值z_G、z_H，并计算被测对接面圆心在Z轴的偏移量Dz，从而得出此时的，即Dz＝R-(z_G-z_H)/2。然后调姿系统移载舱段一A或舱段二B消除Z轴方向的偏移量，即被测对接面台阶曲线圆心O＇和光位移传感器安装板一上的圆曲线一的圆心O在Y轴方向在一条线上。此时，被测对接面台阶曲线圆心O＇在预设轴心线OO＇上。此时，两个对接舱段完成同轴度测量。

基于上述系统实现定位孔A-1和定位销B-1的位置测量的原理为：

三自由度运动模块1通过Z轴将激光位移传感器安装板一2-1或激光位移传感器安装板二2-2沿Z轴正方向将a5/b5运动到定位孔A-1或定位销B-1的旋转曲线上，定位孔A-1或定位销B-1在舱段外壁上以X轴为轴心可以进行360°旋转，当a5/b5检测到定位孔A-1/定位销B-1的第一个边缘时(此时，激光信号第一次发生跳变)，作为定位标志零度。当a5/b5检测到定位孔A-1/定位销B-1的第二个边缘时(此时，激光信号第二次发生跳变)，系统标记角度φ，然后再低速反向旋转φ/2停止。此时的检测位置为定位孔A-1/定位销B-1的中心位置。此时La5+Lb5+C(安装板间距)即为两个舱段对接间距，到此对接测量结束。

具体而言，本发明提供的一种用于舱段对接的在线非接触式测量方法包括以下步骤：

设通过一内激光位移传感器一a1、第一内激光位移传感器二a2、第一内激光位移传感器三a3、第一内激光位移传感器四a4、第一外激光位移传感器一a5、第一外激光位移传感器二a6、第一外激光位移传感器三a7、第一外激光位移传感器四a8获得的测量值分别为La1、La2、La3、La4、La5、La6、La7、La8；通过第二内激光位移传感器一b1、第二内激光位移传感器二b2、第二内激光位移传感器三b3、第四内激光位移传感器四b4、第二外激光位移传感器一b5、第二外激光位移传感器二b6、第二外激光位移传感器三b7、第二外激光位移传感器四b8获得的测量值分别为Lb1、Lb2、Lb3、Lb4、Lb5、Lb6、Lb7、Lb8。

步骤1、舱段一A的平行度测量：

步骤101、三自由度运动模块1将激光位移传感器安装板一2-1及激光位移传感器安装板二2-2运动至预设位置。

计算La7-La8：若La7-La8大于零，则调姿机构调整舱段一A沿激光位移传感器安装板一2-1所在平面的Z轴Z1正方向逆时针旋转，直至La7-La8＝0时停止，进入步骤102；

若La7-La8小于零时，则调姿机构调整舱段一A沿激光位移传感器安装板一2-1所在平面的Z轴Z1正方向顺时针旋转，直至La7-La8＝0时停止，进入步骤102；

若La7-La8等于零，则此时舱段一A和激光位移传感器安装板一2-1在Y轴方向平行，进入步骤102。

步骤102、计算La5-La6：若La5-La6大于零，则调姿机构调整舱段一A沿激光位移传感器安装板一2-1所在平面的Y轴Y1正方向逆时针旋转，直至La5-La6＝0时停止，进入步骤103；

若La5-La6小于零，则调姿机构调整舱段一A沿激光位移传感器安装板一2-1所在平面的Y轴Y1正方向顺时针旋转，直至La7-La8＝0时停止，进入步骤103；

若La5-La6等于零，则此时舱段一A和激光位移传感器安装板一2-1在Z轴方向平行，进入步骤103。

步骤103、当舱段一A在Y轴和Z轴均平行于激光位移传感器安装板一2-1时，则舱段一A与激光位移传感器安装板一2-1在YOZ平面上平行，即La5＝La6＝La7＝La8，进入步骤2。

步骤2、舱段二B的平行度测量：

步骤201、计算Lb7-Lb8：若Lb7-Lb8大于零，则调姿机构调整舱段二B沿激光位移传感器安装板二2-2所在平面的Z轴Z2正方向逆时针旋转，直至Lb7-Lb8＝0时停止，进入步骤202；

若Lb7-Lb8小于零，则调姿机构调整舱段二B沿激光位移传感器安装板二2-2所在平面的Z轴Z2正方向顺时针旋转，直至Lb7-Lb8＝0时停止，进入步骤202；

若Lb7-Lb8等于零，则此时舱段二B和激光位移传感器安装板二2-2在Y轴方向平行，进入步骤202；

步骤202、计算Lb5-Lb6：若Lb5-Lb6大于零，则调姿机构调整舱段二B沿激光位移传感器安装板二2-2所在平面的Y轴Y2正方向逆时针旋转，直至Lb5-Lb6＝0时停止，进入步骤203；

若Lb5-Lb6小于零，则调姿机构调整舱段二B沿激光位移传感器安装板二2-2所在平面的Y轴Y2正方向顺时针旋转，直至Lb7-Lb8＝0时停止，进入步骤203；

若Lb5-Lb6等于零，则此时舱段二B和激光位移传感器安装板二2-2在Z轴方向平行，进入步骤203；

步骤203、当舱段二B在Y轴和Z轴均平行于激光位移传感器安装板二2-2时，则舱段二B与激光位移传感器安装板二2-2在YOZ平面上平行，即Lb5＝Lb6＝Lb7＝Lb8。

此时，舱段一A平行于激光位移传感器安装板一2-1，舱段二B平行于激光位移传感器安装板二2-2，由于激光位移传感器安装板一2-1平行于激光位移传感器安装板二2-2，则舱段一A平行于舱段二B，平行度调整完毕。

步骤3、舱段一A的同轴度测量：

步骤301、通过调姿系统在激光位移传感器安装板一2-1所在平面Y1O1Z1上，沿激光位移传感器安装板一2-1所在平面的Y轴Y1平移舱段一A，使得第一内激光位移传感器三a3发出的激光束与对接面的凹台阶结构相切，获得第一内激光位移传感器三a3的激光信号发生跳变时的切点位置E1；

步骤302、通过调姿系统移载舱段一A在平面Y1O1Z1上沿Y轴Y1方向平移舱段使得第一内激光位移传感器四a4发出的激光束与对接面的凹台阶结构相切，获得第一内激光位移传感器四a4的激光信号发生跳变时的切点位置F1；

步骤303、系统计算舱段一的轴心在激光位移传感器安装板一所在平面的Y轴Y1正方向的偏移距离dy₁，dy₁＝R₁-(y_E1-y_F1)/2，其中，y_E1为切点位置E1在平面Y1O1Z1内的Y轴坐标，y_F1为切点位置F1在平面Y1O1Z1内的Y轴坐标值。

步骤304、调姿系统移载舱段一A向激光位移传感器安装板一2-1所在平面的Y轴Y1负方向水平移动dy1，即被测对接面的凹台阶结构曲线圆心O1和激光位移传感器安装板一2-1上的圆曲线一的圆心O在Z轴方向在一条线上；

步骤305、通过调姿系统在平面Y1O1Z1上沿激光位移传感器安装板一2-1所在平面的Z轴Z1正方向平移舱段一A，使得第一内激光位移传感器一a1的激光束与被测对接面的凹台阶结构相切，获得第一内激光位移传感器一a1的激光信号发生跳变时的切点位置G1；

步骤306、通过调姿系统移载舱段一A在平面Y1O1Z1上沿激光位移传感器安装板一2-1所在平面的Z轴Z1正方向平移舱段一A，使得第一内激光位移传感器二a2的激光束与被测对接面的凹台阶结构相切，获得第一内激光位移传感器二a2的激光信号发生跳变时的切点位置H1；

步骤307、系统计算舱段一A的轴心在激光位移传感器安装板一所在平面的Z轴Z1正方向的偏移距离dz₁，dz₁＝R₁-(z_G1-z_H1)/2，其中，z_G1为切点位置G1在平面Y1O1Z1内的z轴坐标，z_H1为切点位置F1在平面Y1O1Z1内的z轴坐标值。

步骤308、调姿系统移载舱段一A沿激光位移传感器安装板一2-1所在平面的Z轴Z1负方向移动dz1，即被测对接面凹台阶结构曲线圆心O1和激光位移传感器安装板一2-1上的圆曲线一的圆心O在Z轴方向在一条线上。

此时，被测对接面凹台阶结构曲线圆心O1在预设轴心线OO＇上，舱段一A完成同轴度测量。

步骤4、舱段二B的同轴度测量：

步骤401、通过调姿系统在激光位移传感器安装板二2-2所在平面Y2O2Z2上，沿激光位移传感器安装板二2-2所在平面的Y轴Y2平移舱段二B，使得第二内激光位移传感器三b3发出的激光束与对接面的凸台阶结构相切，获得第二内激光位移传感器三b3的激光信号发生跳变时的切点位置E2；

步骤402、通过调姿系统在平面Y2O2Z2上沿Y轴Y2方向平移舱段二B使得第二内激光位移传感器四b4发出的激光束与对接面的凸台阶结构相切，获得第二内激光位移传感器四b4的激光信号发生跳变时的切点位置F2；

步骤403、系统计算舱段二B的轴心在激光位移传感器安装板二所在平面的Y轴Y2正方向的偏移距离dy₂，dy₂＝R₃-(y_E2-y_F2)/2，其中，y_E2为切点位置E2在平面Y2O2Z2内的Y轴坐标，y_F2为切点位置F2在平面Y2O2Z2内的Y轴坐标值。

步骤404、调姿系统移载舱段二B向激光位移传感器安装板二2-2所在平面的Y轴Y2负方向水平移动dy2，即被测对接面的凸台阶结构曲线圆心O2和激光位移传感器安装板二2-2上的圆曲线三的圆心O＇在Z轴方向在一条线上；

步骤405、通过调姿系统在平面Y2O2Z2上沿激光位移传感器安装板二2-2所在平面的Z轴Z2正方向平移舱段二B，使得第二内激光位移传感器一b1的激光束与被测对接面的凸台阶结构相切，获得第二内激光位移传感器一b1的激光信号发生跳变时的切点位置G2；

步骤406、通过调姿系统移载舱段二B在平面Y2O2Z2上沿激光位移传感器安装板二2-2所在平面的Z轴Z2正方向平移舱段二B，使得第二内激光位移传感器二b2的激光束与被测对接面的凸台阶结构相切，获得第二内激光位移传感器二b2的激光信号发生跳变时的切点位置H2；

步骤407、系统计算舱段二B的轴心在激光位移传感器安装板二所在平面的Z轴Z2正方向的偏移距离dz₂，dz₂＝R₃-(z_G2-z_H2)/2，其中，z_G2为切点位置G2在平面Y2O2Z2内的z轴坐标，z_H2为切点位置F2在平面Y2O2Z2内的z轴坐标值。

步骤408、调姿系统移载舱段二B沿激光位移传感器安装板二2-2所在平面的Z轴Z2负方向移动dz2，即被测对接面凸台阶结构曲线圆心O2和激光位移传感器安装板二2-2上的圆曲线三的圆心O＇在Z轴方向在一条线上。

此时，被被测对接面凸台阶结构曲线圆心O2在预设轴心线OO＇上，舱段二B完成同轴度测量。

步骤5、定位孔A-1和定位销B-1的位置测量，包括以下步骤：

步骤501、舱段一A的定位孔A-1的中心位置测量

定位孔A-1在舱段一A外壁上以X轴为轴心进行360°旋转。旋转时，当第一外激光位移传感器一a5检测到定位孔A-1的第一个边缘时，将第一外激光位移传感器一a5的激光信号的第一个跳变信号获得的角度作为定位标志零度；当第一外激光位移传感器一a5检测到定位孔A-1的第二个边缘时，获得第一外激光位移传感器一a5的激光信号的第二个跳变信号所对应的角度θ1。定位孔A-1再低速反向旋转停止，记录此时La5的数值，此时，获得的La5的数值为定位孔A-1的中心位置。

步骤502、舱段二B的定位销B-1的中心位置测量

定位销B-1在舱段二B外壁上以X轴为轴心进行360°旋转。旋转时，当第二外激光位移传感器一b5检测到定位销B-1的第一个边缘时，将第二外激光位移传感器一b5的激光信号的第一个跳变信号获得的角度作为定位标志零度；当第二外激光位移传感器一b5检测到定位销B-1的第二个边缘时，获得第二外激光位移传感器一b5的激光信号的第二个跳变信号所对应的角度θ2。定位销B-1再低速反向旋转停止，记录此时Lb5的数值，此时，获得的Lb5的数值为定位销B-1的中心位置。

计算La5+Lb5+C，C为两个舱段对接间距，到此对接测量结束。

Claims (2)

1.一种用于舱段对接的在线非接触式测量方法，用于实现待对接的舱段一与舱段二之间平行度以及同轴度的测量，以实现舱段一与舱段二的对接，其中，舱段一的对接面具有凹台阶结构，舱段二的对接面具有与凹台阶结构相配合的凸台阶结构，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、搭建在线非接触式测量系统，包括在线非接触式测量装置、通信模块一、通信模块二以及工控机系统，工控机系统经由通信模块一与在线非接触式测量装置建立数据通信，同时，工控机系统经由通信模块二与用于调整舱段一及舱段二的姿态的调姿系统的控制器建立数据通信；

在线非接触式测量装置包括三自由度运动模块以及设置在三自由度运动模块上的激光位移传感器安装板一及激光位移传感器安装板二，三自由度运动模块在工控机系统的控制下带动激光位移传感器安装板一以及激光位移传感器安装板二沿X轴、Y轴及Z轴运动；激光位移传感器安装板一及激光位移传感器安装板二是测量的基准板，激光位移传感器安装板一与激光位移传感器安装板二在Y轴方向与Z轴方向所构成的平面内相互平行且垂直于调姿系统的水平运动滑台；

激光位移传感器安装板一上设有第一内激光位移传感器一、第一内激光位移传感器二、第一内激光位移传感器三、第一内激光位移传感器四以及第一外激光位移传感器一、第一外激光位移传感器二、第一外激光位移传感器三、第一外激光位移传感器四；第一内激光位移传感器一、第一内激光位移传感器二、第一内激光位移传感器三及第一内激光位移传感器四沿圆曲线一在周向上均匀布置，圆曲线一的直径与舱段一的凹台阶结构的曲线的直径相等，设圆曲线一的半径为R₁；第一外激光位移传感器一、第一外激光位移传感器二、第一外激光位移传感器三及第一外激光位移传感器四沿圆曲线二在周向上均匀布置，圆曲线二的直径与舱段一的曲线的直径相等；圆曲线一和圆曲线二为同心圆，圆心为O；

激光位移传感器安装板二上设有第二内激光位移传感器一、第二内激光位移传感器二、第二内激光位移传感器三、第四内激光位移传感器四以及第二外激光位移传感器、第二外激光位移传感器二、第二外激光位移传感器三、第二外激光位移传感器四；第二内激光位移传感器一、第二内激光位移传感器二、第二内激光位移传感器三、第四内激光位移传感器四沿圆曲线三在周向上均匀布置，圆曲线三的直径与舱段二的凸台阶结构的曲线的直径相等，设圆曲线三的半径为R₃；第二外激光位移传感器一、第二外激光位移传感器二、第二外激光位移传感器三及第二外激光位移传感器四沿圆曲线四在周向上均匀布置，圆曲线四的直径与舱段二的曲线的直径相等；圆曲线三和圆曲线四为同心圆，圆心为O＇；

连接圆心O与圆心O＇的直线OO＇即为舱段一和舱段二对接的轴心线；

设通过第一内激光位移传感器一、第一内激光位移传感器二、第一内激光位移传感器三、第一内激光位移传感器四、第一外激光位移传感器一、第一外激光位移传感器二、第一外激光位移传感器三、第一外激光位移传感器四获得的测量值分别为La1、La2、La3、La4、La5、La6、La7、La8；通过第二内激光位移传感器一、第二内激光位移传感器二、第二内激光位移传感器三、第四内激光位移传感器四、第二外激光位移传感器一、第二外激光位移传感器二、第二外激光位移传感器三、第二外激光位移传感器四获得的测量值分别为Lb1、Lb2、Lb3、Lb4、Lb5、Lb6、Lb7、Lb8；

步骤2、舱段一的平行度测量：

步骤201、三自由度运动模块将激光位移传感器安装板一及激光位移传感器安装板二运动至预设位置；

计算La7-La8：若La7-La8大于零，则调姿机构调整舱段一沿激光位移传感器安装板一所在平面的Z轴Z1正方向逆时针旋转，直至La7-La8＝0时停止，进入步骤202；

若La7-La8小于零时，则调姿机构调整舱段一沿激光位移传感器安装板一2所在平面的Z轴Z1正方向顺时针旋转，直至La7-La8＝0时停止，进入步骤202；

若La7-La8等于零，则此时舱段一和激光位移传感器安装板一在Y轴方向平行，进入步骤202；

步骤202、计算La5-La6：若La5-La6大于零，则调姿机构调整舱段一沿激光位移传感器安装板一所在平面的Y轴Y1正方向逆时针旋转，直至La5-La6＝0时停止，进入步骤203；

若La5-La6小于零，则调姿机构调整舱段沿激光位移传感器安装板一所在平面的Y轴Y1正方向顺时针旋转，直至La7-La8＝0时停止，进入步骤203；

若La5-La6等于零，则此时舱段一和激光位移传感器安装板一在Z轴方向平行，进入步骤203；

步骤103、当舱段一在Y轴和Z轴均平行于激光位移传感器安装板一时，则舱段一与激光位移传感器安装板一在YOZ平面上平行，即La5＝La6＝La7＝La8，进入步骤3；

步骤3、舱段二的平行度测量：

步骤301、计算Lb7-Lb8：若Lb7-Lb8大于零，则调姿机构调整舱段二沿激光位移传感器安装板二所在平面的Z轴Z2正方向逆时针旋转，直至Lb7-Lb8＝0时停止，进入步骤302；

若Lb7-Lb8小于零，则调姿机构调整舱段二沿激光位移传感器安装板二所在平面的Z轴Z2正方向顺时针旋转，直至Lb7-Lb8＝0时停止，进入步骤302；

若Lb7-Lb8等于零，则此时舱段二和激光位移传感器安装板二在Y轴方向平行，进入步骤302；

步骤202、计算Lb5-Lb6：若Lb5-Lb6大于零，则调姿机构调整舱段二沿激光位移传感器安装板二所在平面的Y轴Y2正方向逆时针旋转，直至Lb5-Lb6＝0时停止，进入步骤303；

若Lb5-Lb6小于零，则调姿机构调整舱段沿激光位移传感器安装板二所在平面的Y轴Y2正方向顺时针旋转，直至Lb7-Lb8＝0时停止，进入步骤303；

若Lb5-Lb6等于零，则此时舱段二和激光位移传感器安装板二在Z轴方向平行，进入步骤303；

步骤303、当舱段二在Y轴和Z轴均平行于激光位移传感器安装板二时，则舱段二B与激光位移传感器安装板二在YOZ平面上平行，即Lb5＝Lb6＝Lb7＝Lb8；

此时，舱段一平行于激光位移传感器安装板一，舱段二平行于激光位移传感器安装板二，由于激光位移传感器安装板一平行于激光位移传感器安装板二，则舱段一平行于舱段二，平行度调整完毕；

步骤4、舱段一的同轴度测量：

步骤401、通过调姿系统在激光位移传感器安装板一所在平面Y1O1Z1上，沿激光位移传感器安装板一所在平面的Y轴Y1平移舱段一，使得第一内激光位移传感器三发出的激光束与对接面的凹台阶结构相切，获得第一内激光位移传感器三的激光信号发生跳变时的切点位置E1；

步骤402、通过调姿系统移载舱段一在平面Y1O1Z1上沿Y轴Y1方向平移舱段使得第一内激光位移传感器四发出的激光束与对接面的凹台阶结构相切，获得第一内激光位移传感器四的激光信号发生跳变时的切点位置F1；

步骤403、系统计算舱段一的轴心在激光位移传感器安装板一所在平面的Y轴Y1正方向的偏移距离dy₁，dy₁＝R₁-(y_E1-y_F1)/2，其中，y_E1为切点位置E1在平面Y1O1Z1内的Y轴坐标，y_F1为切点位置F1在平面Y1O1Z1内的Y轴坐标值；

步骤404、调姿系统移载舱段一向激光位移传感器安装板一所在平面的Y轴Y1负方向水平移动dy1，即被测对接面的凹台阶结构曲线圆心O1和激光位移传感器安装板一上的圆曲线一的圆心O在Z轴方向在一条线上；

步骤405、通过调姿系统在平面Y1O1Z1上沿激光位移传感器安装板一所在平面的Z轴Z1正方向平移舱段一，使得第一内激光位移传感器一的激光束与被测对接面的凹台阶结构相切，获得第一内激光位移传感器一的激光信号发生跳变时的切点位置G1；

步骤406、通过调姿系统移载舱段一在平面Y1O1Z1上沿激光位移传感器安装板一所在平面的Z轴Z1正方向平移舱段一，使得第一内激光位移传感器二的激光束与被测对接面的凹台阶结构相切，获得第一内激光位移传感器二的激光信号发生跳变时的切点位置H1；

步骤407、系统计算舱段一A的轴心在激光位移传感器安装板一所在平面的Z轴Z1正方向的偏移距离dz₁，dz₁＝R₁-(z_G1-z_H1)/2，其中，z_G1为切点位置G1在平面Y1O1Z1内的z轴坐标，z_H1为切点位置F1在平面Y1O1Z1内的z轴坐标值；

步骤408、调姿系统移载舱段一A沿激光位移传感器安装板一所在平面的Z轴Z1负方向移动dz1，即被测对接面凹台阶结构曲线圆心O1和激光位移传感器安装板一上的圆曲线一的圆心O在Z轴方向在一条线上；

此时，被测对接面凹台阶结构曲线圆心O1在预设轴心线OO＇上，舱段一完成同轴度测量；

步骤5、舱段二的同轴度测量：

步骤501、通过调姿系统在激光位移传感器安装板二所在平面Y2O2Z2上，沿激光位移传感器安装板二所在平面的Y轴Y2平移舱段二，使得第二内激光位移传感器三发出的激光束与对接面的凸台阶结构相切，获得第二内激光位移传感器三的激光信号发生跳变时的切点位置E2；

步骤502、通过调姿系统在平面Y2O2Z2上沿Y轴Y2方向平移舱段二使得第二内激光位移传感器四发出的激光束与对接面的凸台阶结构相切，获得第二内激光位移传感器四的激光信号发生跳变时的切点位置F2；

步骤503、系统计算舱段二B的轴心在激光位移传感器安装板二所在平面的Y轴Y2正方向的偏移距离dy₂，dy₂＝R₃-(y_E2-y_F2)/2，其中，y_E2为切点位置E2在平面Y2O2Z2内的Y轴坐标，y_F2为切点位置F2在平面Y2O2Z2内的Y轴坐标值；

步骤504、调姿系统移载舱段二向激光位移传感器安装板二所在平面的Y轴Y2负方向水平移动dy2，即被测对接面的凸台阶结构曲线圆心O2和激光位移传感器安装板二2-2上的圆曲线三的圆心O＇在Z轴方向在一条线上；

步骤505、通过调姿系统在平面Y2O2Z2上沿激光位移传感器安装板二所在平面的Z轴Z2正方向平移舱段二，使得第二内激光位移传感器一的激光束与被测对接面的凸台阶结构相切，获得第二内激光位移传感器一的激光信号发生跳变时的切点位置G2；

步骤506、通过调姿系统移载舱段二在平面Y2O2Z2上沿激光位移传感器安装板二所在平面的Z轴Z2正方向平移舱段二，使得第二内激光位移传感器二的激光束与被测对接面的凸台阶结构相切，获得第二内激光位移传感器二的激光信号发生跳变时的切点位置H2；

步骤507、系统计算舱段二B的轴心在激光位移传感器安装板二所在平面的Z轴Z2正方向的偏移距离dz₂，dz₂＝R₃-(z_G2-z_H2)/2，其中，z_G2为切点位置G2在平面Y2O2Z2内的z轴坐标，z_H2为切点位置F2在平面Y2O2Z2内的z轴坐标值；

步骤508、调姿系统移载舱段二沿激光位移传感器安装板二所在平面的Z轴Z2负方向移动dz2，即被测对接面凸台阶结构曲线圆心O2和激光位移传感器安装板二上的圆曲线三的圆心O＇在Z轴方向在一条线上；

此时，被被测对接面凸台阶结构曲线圆心O2在预设轴心线OO＇上，舱段二完成同轴度测量。

2.如权利要求1所述的一种用于舱段对接的在线非接触式测量方法，其特征在于，还用于实现对舱段一上的定位孔以及舱段二上的定位销的测量，则所述步骤5之后还包括：

步骤6、定位孔和定位销的位置测量，包括以下步骤：

步骤601、舱段一的定位孔的中心位置测量

定位孔在舱段一外壁上以X轴为轴心进行360°旋转；旋转时，当第一外激光位移传感器一检测到定位孔的第一个边缘时，将第一外激光位移传感器一的激光信号的第一个跳变信号获得的角度作为定位标志零度；当第一外激光位移传感器一检测到定位孔的第二个边缘时，获得第一外激光位移传感器一的激光信号的第二个跳变信号所对应的角度θ1；定位孔再低速反向旋转停止，记录此时La5的数值，此时，获得的La5的数值为定位孔A-1的中心位置；

步骤602、舱段二的定位销的中心位置测量

定位销在舱段二外壁上以X轴为轴心进行360°旋转；旋转时，当第二外激光位移传感器一检测到定位销的第一个边缘时，将第二外激光位移传感器一的激光信号的第一个跳变信号获得的角度作为定位标志零度；当第二外激光位移传感器一检测到定位销的第二个边缘时，获得第二外激光位移传感器一的激光信号的第二个跳变信号所对应的角度θ2；定位销再低速反向旋转停止，记录此时Lb5的数值，此时，获得的Lb5的数值为定位销B-1的中心位置；

步骤603、计算La5+Lb5+C，C为两个舱段对接间距，到此对接测量结束。