CN117972945A - 一种大部件之间孔的空间相互协调关系的数字化评价方法 - Google Patents

一种大部件之间孔的空间相互协调关系的数字化评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及大部件设备制造技术领域，具体地说，涉及一种大部件之间孔的空间相互协调关系的数字化评价方法；该方法通过测量柱多个点结合拟合的方式还原孔轴线得到轴线向量，并通过将测量柱外圆端面中心点沿轴线单位方向向量方向分别平移两个不同距离得到孔的两个端面交点的方式，解决了因大部件空间限制引起的孔端面交点无法测量和孔实际轴线未知的问题；通过结合孔轴线向量之间夹角和孔端面交点到轴线向量的空间距离的方式对部件之间孔的空间协调关系进行评价，直接引入到飞机部件的调姿算法中。

Description

一种大部件之间孔的空间相互协调关系的数字化评价方法
技术领域
本发明涉及大部件设备制造技术领域，具体地说，涉及一种大部件之间孔的空间相互协调关系的数字化评价方法。
背景技术
在飞机大部件的数字化调姿过程中，对于两个有装配要求的部件上孔的处理通常是仅评判孔交点的绝对位置是否满足要求，并未考虑部件之间孔的空间相互协调关系；而最终对两个部件之间孔的空间相互协调关系的评价一般是依靠插入工装检验棒的方式来检验其是否满足相互协调要求；且在大部件调姿前，无法知道本次调姿结果在理论上两个部件之间孔的空间相互协调关系是否满足要求，而是必须要等到实际调姿工序完成后才通过上述人工检验的方式进行检验，如果不满足要求，则需重新进行对部件进行调姿，整个过程几乎属于试的范畴，这无疑大大增加了人力物力成本，降低了大部件调姿的效率，导致调姿精度很难满足要求。
发明内容
本发明针对在飞机大部件数字化调姿过程中未考虑两个部件之间的孔空间相互协调关系而导致的难以满足调姿精度要求的问题，提出一种大部件之间孔的空间相互协调关系的数字化评价方法，通过测量柱多个点结合拟合的方式还原孔轴线得到轴线向量，并通过将测量柱外圆端面中心点沿轴线单位方向向量方向分别平移两个不同距离得到孔的两个端面交点的方式，解决了因大部件空间限制引起的孔端面交点无法测量和孔实际轴线未知的问题；通过结合孔轴线向量之间夹角和孔端面交点到轴线向量的空间距离的方式对部件之间孔的空间协调关系进行评价，直接引入到飞机部件的调姿算法中。
本发明具体实现内容如下：
一种大部件之间孔的空间相互协调关系的数字化评价方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：在大部件A和大部件B的测量孔内分别插入测量柱，利用激光跟踪仪构建调姿评价三维空间直角坐标系；
步骤S2：将激光跟踪仪绕大部件A和大部件B的测量柱的外圆柱面一周，测量得到测量点集yzm MPA和测量点集yzm MPB，构建大部件A和大部件B的测量柱的圆柱轴线空间方程，计算得到大部件A的单位方向向量和大部件B的单位方向向量；其中，上标yzm表示测量柱外圆柱面；
步骤S3：测量大部件A和大部件B的测量柱外圆端面中心的测量孔的坐标，得到测量孔中心点和测量孔中心点，根据所述单位方向向量、大部件A的测量柱外圆端面到孔外端面的距离LA、大部件A的孔深AH，得到大部件A的测量孔的两个端面交点；根据所述单位方向向量、大部件B的测量柱外圆端面到孔外端面的距离LB、大部件B的孔深BH，得到大部件B的测量孔的两个端面交点；
步骤S4：根据所述圆柱轴线空间方程、大部件A的测量孔的两个端面交点、大部件B的测量孔的两个端面交点，得到变换后的大部件A的孔轴线向量、变换后的大部件B的孔轴线向量，并根据所述孔轴线向量和孔轴线向量计算大部件A的孔轴线与大部件B的孔轴线之间的夹角θAB；
步骤S5：计算其中一个大部件测量孔的两个端面交点至另一个大部件的孔轴线的空间距离，根据所述夹角θAB和空间距离，判断大部件A和大部件B是否满足空间相互协调关系，得到评价结果。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S2具体包括以下步骤：
步骤S21：将激光跟踪仪绕大部件A的测量柱的外圆柱面和大部件B的测量柱的外圆柱面一周，测量得到测量点集yzm MPA和测量点集yzm MPB；
步骤S22：根据所述测量点集yzm MPA和所述测量点集yzm MPB分别拟合圆柱，得到大部件A的圆柱轴线、大部件B的圆柱轴线；
步骤S23：根据所述大部件A的圆柱轴线、所述大部件B的圆柱轴线，分别构建大部件A的圆柱轴线空间方程、大部件B的圆柱轴线空间方程；
步骤S24：根据所述大部件A的圆柱轴线空间方程，得到大部件A的孔轴线向量，根据大部件B的圆柱轴线空间方程，得到大部件B的孔轴线向量；
步骤S25：将大部件A的孔轴线向量转换为单位方向向量，将大部件B的孔轴线向量转换为单位方向向量。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S3具体包括以下步骤：
步骤S31：测量大部件A和大部件B的测量柱外圆端面中心的测量孔的坐标，得到大部件A的测量孔中心点和大部件B的测量孔中心点；
步骤S32：获取大部件A的测量孔的孔深AH、大部件A的测量柱外圆端面到测量孔外端面的距离LA、大部件B的测量孔的孔深BH、大部件B的测量柱外圆端面到测量孔外端面的距离LB；
步骤S33：将测量孔中心点沿单位方向向量分别平移距离LA、孔深AH，得到大部件A的测量孔的两个端面交点、；将测量孔中心点沿单位方向向量分别平移距离LB、孔深BH，得到大部件B的测量孔的两个端面交点、。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S4具体包括以下步骤：
步骤S41：根据大部件A的测量孔的两个端面交点、，将孔轴线向量转换为孔轴线向量，根据大部件B的测量孔的两个端面交点、，将孔轴线向量转换为孔轴线向量；
步骤S42：根据所述孔轴线向量、所述孔轴线向量，计算大部件A的孔轴线与大部件B的孔轴线之间的夹角θAB。
为了更好地实现本发明，进一步地，当以大部件A为参考对大部件B进行调姿处理时，所述步骤S5的具体操作为：判断夹角θAB是否为0，若夹角θAB等于0，判断空间距离D1 BA与空间距离D2 BA是否相等，若D1 BA=D2 BA≤△D1，则判断大部件A与大部件B的空间相互协调关系满足要求，否则判断则判断大部件A与大部件B的空间相互协调关系不满足要求；若夹角θAB不等于0，则根据判断大部件A与大部件B的空间相互协调关系是否满足要求，若小于等于则判断满足要求，否则判断不满足要求；其中，△D1、△D2为设定的空间距离，△D1≠△D2。
为了更好地实现本发明，进一步地，当以大部件B为参考对大部件A进行调姿处理时，所述步骤S5的具体操作为：判断夹角θAB是否为0，若夹角θAB等于0，判断空间距离D1 BA’与空间距离D2 BA’是否相等，若D1 BA’=D2 BA’≤△D1’，则判断大部件A与大部件B的空间相互协调关系满足要求，否则判断则判断大部件A与大部件B的空间相互协调关系不满足要求；若夹角θAB不等于0，则根据，判断大部件A与大部件B的空间相互协调关系是否满足要求，若小于等于则判断满足要求，否则判断不满足要求；其中，△D1’、△D2’为设定的空间距离，△D1’≠△D2’。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S42的具体操作为：根据所述孔轴线向量、所述孔轴线向量，计算大部件A的孔轴线与大部件B的孔轴线之间的夹角θAB，若θAB＞90°，则θAB=180°-θAB，若θAB≤90°，则θAB=θAB。
本发明具有以下有益效果：
（1）本发明采用高精度测量柱进行测量，能够真实地还原孔轴线，通过将测量柱外圆端面的中心点沿轴线单位方向向量平移一定的距离得到孔的两个端面交点的方式，解决了因空间限制引起的孔端面交点无法测量和孔实际轴线未知的问题。
（2）本发明通过数字化的方式对部件之间的孔能否满足后续装配要求进行评价，并引入到飞机部件调姿算法中，在算法迭代过程中保证了该处的装配相互协调的精度要求，在实际调姿前就能知道理论上本次调姿精度是否满足要求，避免了反复多次地调姿和试、猜的过程，大大降低了人力物力成本，提高了大部件调姿的效率，同时有利于保证飞机大部件的调姿精度。
（3）本发明操作简单，容易实现，对部件设计、部件制造、部件调姿设备系统均能反馈明确量化的数据，并能有效提供相关指标确定的参考及指导。
附图说明
图1为本发明提供的大部件A与大部件B位置关系示意图。
图2为本发明提供的大部件A与大部件B的测量孔的剖视示意图。
图3为本发明提供的测量柱上测量点排布的示意图。
图4为本发明提供的测量柱外圆端面的中心点与对应孔的两个端面交点之间的关系的示意图。
图5为本发明提供的本发明提供的大部件A与大部件B孔轴线夹角θAB为0时的示意图。
图6为本发明提供的大部件A与大部件B孔轴线夹角θAB不为0时的示意图。
其中，1、大部件A，2、大部件B，3、测量孔，4、测量柱。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
本实施例提出一种大部件之间孔的空间相互协调关系的数字化评价方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：在大部件A1和大部件B2的测量孔3内分别插入测量柱4，利用激光跟踪仪构建调姿评价三维空间直角坐标系。
步骤S2：将激光跟踪仪绕大部件A1和大部件B2的测量柱4的外圆柱面一周，测量得到测量点集yzm MPA和测量点集yzm MPB，构建大部件A1和大部件B2的测量柱4的圆柱轴线空间方程，计算得到大部件A1的单位方向向量和大部件B2的单位方向向量。
所述步骤S2具体包括以下步骤：
步骤S21：将激光跟踪仪绕大部件A1的测量柱4的外圆柱面和大部件B2的测量柱4的外圆柱面一周，测量得到测量点集yzm MPA和测量点集yzm MPB；
步骤S22：根据所述测量点集yzm MPA和所述测量点集yzm MPB分别拟合圆柱，得到大部件A1的圆柱轴线、大部件B2的圆柱轴线；
步骤S23：根据所述大部件A1的圆柱轴线、所述大部件B2的圆柱轴线，分别构建大部件A1的圆柱轴线空间方程、大部件B2的圆柱轴线空间方程；
步骤S24：根据所述大部件A1的圆柱轴线空间方程，得到大部件A1的孔轴线向量，根据大部件B2的圆柱轴线空间方程，得到大部件B2的孔轴线向量；
步骤S25：将大部件A1的孔轴线向量转换为单位方向向量，将大部件B2的孔轴线向量转换为单位方向向量。
步骤S3：测量大部件A1和大部件B2的测量柱4的外圆端面中心的测量孔3的坐标，得到测量孔中心点和测量孔中心点，根据所述单位方向向量、大部件A1的测量柱4的外圆端面到孔外端面的距离LA、大部件A1的孔深AH，得到大部件A1的测量孔3的两个端面交点；根据所述单位方向向量、大部件B2的测量柱4的外圆端面到孔外端面的距离LB、大部件B2的孔深BH，得到大部件B2的测量孔3的两个端面交点。
所述步骤S3具体包括以下步骤：
步骤S31：测量大部件A1和大部件B2的测量柱4的外圆端面中心的测量孔3的坐标，得到大部件A1的测量孔中心点和大部件B2的测量孔中心点；
步骤S32：获取大部件A1的测量孔3的孔深AH、大部件A1的测量柱4的外圆端面到测量孔3的外端面的距离LA、大部件B2的测量孔3的孔深BH、大部件B2的测量柱4的外圆端面到测量孔外端面的距离LB；
步骤S33：将测量孔中心点沿单位方向向量分别平移距离LA、孔深AH，得到大部件A1的测量孔3的两个端面交点、；将测量孔中心点沿单位方向向量分别平移距离LB、孔深BH，得到大部件B2的测量孔3的两个端面交点、。
步骤S4：根据所述圆柱轴线空间方程、大部件A1的测量孔3的两个端面交点、大部件B2的测量孔3的两个端面交点，得到变换后的大部件A1的孔轴线向量、变换后的大部件B2的孔轴线向量，并根据所述孔轴线向量和孔轴线向量计算大部件A1的孔轴线与大部件B2的孔轴线之间的夹角θAB。
所述步骤S4具体包括以下步骤：
步骤S41：根据大部件A1的测量孔3的两个端面交点、，将孔轴线向量转换为孔轴线向量，根据大部件B2的测量孔3的两个端面交点、，将孔轴线向量转换为孔轴线向量；
步骤S42：根据所述孔轴线向量、所述孔轴线向量，计算大部件A1的孔轴线与大部件B2的孔轴线之间的夹角θAB。
所述步骤S42的具体操作为：根据所述孔轴线向量、所述孔轴线向量，计算大部件A1的孔轴线与大部件B2的孔轴线之间的夹角θAB，若θAB＞90°，则θAB=180°-θAB，若θAB≤90°，则θAB=θAB。
步骤S5：计算其中一个大部件测量孔3的两个端面交点至另一个大部件的孔轴线的空间距离，根据所述夹角θAB和空间距离，判断大部件A1和大部件B2是否满足空间相互协调关系，得到评价结果。
当以大部件A1为参考对大部件B2进行调姿处理时，所述步骤S5的具体操作为：判断夹角θAB是否为0，若夹角θAB等于0，判断空间距离D1 BA与空间距离D2 BA是否相等，若D1 BA=D2 BA≤△D1，则判断大部件A1与大部件B2的空间相互协调关系满足要求，否则判断大部件A1与大部件B2的空间相互协调关系不满足要求；若夹角θAB不等于0，则根据判断大部件A1与大部件B2的空间相互协调关系是否满足要求，若小于等于则判断满足要求，否则判断不满足要求；其中，△D1、△D2为设定的空间距离，△D1≠△D2。
当以大部件B2为参考对大部件A1进行调姿处理时，所述步骤S5的具体操作为：判断夹角θAB是否为0，若夹角θAB等于0，判断空间距离D1 BA’与空间距离D2 BA’是否相等，若D1 BA’=D2 BA’≤△D1’，则判断大部件A1与大部件B2的空间相互协调关系满足要求，否则判断则判断大部件A1与大部件B2的空间相互协调关系不满足要求；若夹角θAB不等于0，则根据，判断大部件A1与大部件B2的空间相互协调关系是否满足要求，若小于等于则判断满足要求，否则判断不满足要求；其中，△D1’、△D2’为设定的空间距离，△D1’≠△D2’。
工作原理：本实施例通过测量柱多个点结合拟合的方式还原孔轴线得到轴线向量，并通过将测量柱外圆端面中心点沿轴线单位方向向量方向分别平移两个不同距离得到孔的两个端面交点的方式，解决了因大部件空间限制引起的孔端面交点无法测量和孔实际轴线未知的问题；通过结合孔轴线向量之间夹角和孔端面交点到轴线向量的空间距离的方式对部件之间孔的空间协调关系进行评价，直接引入到飞机部件的调姿算法中。
实施例2：
本实施例在上述实施例1的基础上，如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，以一个具体的实施例进行详细说明，具体包括以下步骤：
步骤S1：基于飞机大部件调姿的实际现场，构建一个用于调姿和评价的专用的三维空间直角坐标系O-xyz，部件相关空间数据及调姿系统设备相关数据均需处理后统一到该坐标系O-xyz下，后续测量及相关数字化评价均在该坐标系O-xyz下进行。
由于部件的孔所处的空间位置有限，孔内部及另外一端受到遮挡，激光跟踪仪无法直接测量到，直接通过测量孔的内壁的方式拟合孔轴线又无法实现。因此在测量孔3的一端插入测量柱4，以测量柱4的轴线表示测量孔3的轴线；该测量柱4与测量孔3之间的间隙须很小，其加工精度高、耐磨、不生锈，测量柱4有一部分露出在测量孔3的外面，这样就能够测量露在外面的外圆柱面。在大部件A1的测量孔3和大部件B2的测量孔3内均需插入测量柱4。
步骤S2：利用激光跟踪仪分别绕在大部件A1和大部件B2的测量孔3内插入的测量柱4的外圆柱面进行一圈的测量，尽可能覆盖圆一周，分别得到在空间坐标系O-xyz下的点集yzm MPA和yzm MPB，相关点的坐标如下表示：
其中，m和n分别表示在大部件A1和大部件B2的测量孔3内插入测量柱4上的测量点个数；空间坐标系O-xyz中，O表示空间坐标系的原点，x表示空间坐标系的横轴，y表示空间坐标系的纵轴，z表示空间坐标系的竖轴。
通过测量得到的点集yzm MPA和yzm MPB分别拟合圆柱，进一步得到大部件A1上测量柱4与大部件B2上测量柱4的圆柱轴线，圆柱轴线空间方程分别为：
其中，xA0、yA0、zA0、aA、bA、cA、xB0、yB0、zB0、aB、bB、cB、均为已知的常数，xA0代表大部件A1上测量柱圆柱轴线上的某一点的x坐标值，yA0代表大部件A1上测量柱圆柱轴线上的某一点的y坐标值，zA0代表大部件A1上测量柱圆柱轴线上的某一点的z坐标值，aA代表大部件A1上测量柱圆柱轴线方向向量的x向分量，bA代表大部件A1上测量柱圆柱轴线方向向量的y向分量，cA代表大部件A1上测量柱圆柱轴线方向向量的z向分量，xB0代表大部件B2上测量柱圆柱轴线上的某一点的x坐标值，yB0代表大部件B2上测量柱圆柱轴线上的某一点的y坐标值，zB0代表大部件B2上测量柱圆柱轴线上的某一点的z坐标值，aB代表大部件B2上测量柱圆柱轴线方向向量的x向分量，bB代表大部件B2上测量柱圆柱轴线方向向量的y向分量，cB代表大部件B2上测量柱圆柱轴线方向向量的z向分量。
由上述可知：
（1）大部件A1上的孔轴线向量为：
或
将其单位化后变成单位方向向量：
或；
（2）大部件B2上的孔轴线向量为：
或
将其单位化后变成单位方向向量：
或。
步骤S3：测量柱外圆端面上的中心有用于测量点的高精度孔，利用激光跟踪仪测量该处点在坐标系O-xyz下的坐标，大部件A1的为，即大部件A1上测量柱外圆端面的中心点；大部件B2的为，即大部件B2上测量柱外圆端面的中心点。
已知大部件A1上的孔的孔深为，大部件B2上的孔的孔深为，测量柱外圆端面到孔外端面的距离均为L。
将大部件A1上测量柱外圆端面的中心点沿轴线单位方向向量的方向分别平移距离L、，分别得到点和，其分别代表了大部件A1上的测量孔3的两个端面交点。
对于和有：
或者有：
将大部件B2上测量柱外圆端面的中心点沿轴线单位方向向量的方向分别平移距离L、，分别得到点和，点和分别代表了大部件B2上的测量孔3的两个端面交点，同理：
对于和有：
或者有：
步骤S4：上述步骤求得了大部件A1上的测量孔3的两个端面交点和，以及大部件B2上的测量孔3的两个端面交点和，为了能在部件调姿算法中使用该方法，大部件A1上的孔轴线向量变为通过点和点求得，大部件B2上的孔轴线向量变为通过点和求得，则有：
大部件A1和大部件B2上的孔轴线之间的夹角为
若，则；
若，则。
步骤S5：仅通过两个孔轴线之间的夹角判断它们之间的空间相互协调关系是不合理的，因此还需要判断孔轴线之间的位置关系，为便于计算，采用求一个部件上孔端面交点到另一部件上孔轴线的空间距离的方式评价，例如：以大部件A1为参考，对大部件B2进行调姿，则以大部件A1的孔轴线为参考，求大部件B2上的测量孔3的两个端面交点和到大部件A1的孔轴线的空间距离、，其中：
孔轴线夹角的两种情况下的评价。
情况一：轴线夹角时，即孔轴线相互平行时，判断、，此时，若，则表示大部件A1和大部件B2的之间孔的空间相互协调关系满足要求，反之则不满足要求，其中为根据部件调姿特性和要求定义的空间距离要求，为自行定义的常数。
情况二：轴线夹角时，判断、，若，则表示大部件A1和大部件B2的之间孔的空间相互协调关系满足要求，反之则不满足要求，其中也为根据部件调姿特性和要求定义的空间距离要求，为自行定义的常数。通常情况下，。
工作原理：本实施例采用高精度的测量柱4进行测量，能够真实地还原孔轴线，通过将测量柱4的外圆端面的中心点沿轴线单位方向向量平移一定的距离得到孔的两个端面交点的方式，解决了因空间限制引起的孔端面交点无法测量和孔实际轴线未知的问题；能够通过数字化的方式对部件之间的孔能否满足后续装配要求进行评价；该方法可直接引入到飞机部件调姿算法中，在算法迭代过程中能保证该处的装配相互协调的精度要求，在实际调姿前就能知道理论上本次调姿精度是否满足要求，避免了反复多次地调姿和试、猜的过程，大大降低了人力物力成本，提高了大部件调姿的效率，同时有利于保证飞机大部件的调姿精度。本实施例方法操作简单，容易实现，对部件设计、部件制造、部件调姿设备系统均能反馈明确量化的数据，并能有效提供相关指标确定的参考及指导。
本实施例的其他部分与上述实施例1相同，故不再赘述。
实施例3：
本实施例在上述实施例1-实施例2任一项的基础上，如图1、图2、图3、图4、图5所示，以将大部件之间孔的空间相互协调关系的数字化评价方法应用于飞机部件调姿算法为例进行说明。
应用一：用于飞机部件的调姿算法——以大部件A1作为参考对大部件B2进行调姿处理。
在算法求解迭代过程中，若以大部件A1作为参考对大部件B2进行调姿处理，即大部件A1保持不动，大部件B2进行调姿运动，先执行步骤S1-步骤S3，得到大部件A1上的孔的两个端面交点和，以及大部件B2上的孔的两个端面交点和。
随着算法迭代进行，大部件B2上的点坐标和均在不断发生变化，即表示为点和；由于以大部件A1作为参考，所以大部件A1上的孔的两个端面交点坐标和将保持不变。
但大部件A1和大部件B2的轴线之间的夹角随着算法迭代的进行也在不断发生变化，即：
若，则；
若，则。
大部件B2上的孔的两个端面交点和到大部件A1孔轴线的空间距离
再执行步骤S5，即判断轴线夹角的两种情况。
若以大部件B2作为参考对大部件A1进行调姿处理，执行内容与上述过程一样，只是随着迭代进行，大部件A1上的孔的两个端面交点坐标和均在不断发生变化，即表示为点和；由于以大部件B2作为参考，大部件B2上的点坐标和保持不变，以此类推。
该应用中的i为算法迭代当前次数。
应用二：用于飞机部件的调姿算法——大部件A1与大部件B2同时进行调姿处理。
在算法求解迭代过程中，以大部件A1与大部件B2之间相互参考进行调姿处理，即两个部件均需进行调姿运动，先执行步骤S1-步骤S3，得到大部件A1上的孔的两个端面交点和，以及大部件B2上的孔的两个端面交点和。
随着算法迭代进行，大部件A1上的点坐标和均在不断发生变化，即表示为点和；大部件B2上的点坐标和同样均在不断发生变化，即表示为点和；
同时大部件A1和大部件B2的轴线之间的夹角随着算法迭代的进行也在不断发生变化，即：
若，则；
若，则。
若以大部件A1的孔轴线为参考，大部件B2上的孔的两个端面交点和到部件A孔轴线的空间距离
再执行步骤S5，即判断孔轴线夹角的两种情况。
该应用中的i为算法迭代当前次数。
应用三：用于飞机部件调姿结果的实际评价。
在现场实际完成部件的调姿工作后，需评价大部件A1和大部件B2上的孔的实际空间协调关系是否满足要求。直接执行步骤S1-步骤S5即可。
工作原理：本实施例提出了采用测量柱面多个点结合拟合的方式还原孔轴线，进一步得到轴线向量，并通过将测量柱4的外圆端面中心点沿轴线单位方向向量方向分别平移两个不同距离得到孔的两个端面交点的方式，解决了因部件空间限制引起的孔端面交点无法测量和孔实际轴线未知的问题。
本实施例提出了通过数字化的方式对部件之间的孔能否满足后续装配要求进行评价的方法。该方法通过将测量柱4的外圆端面中心点沿轴线单位方向向量方向分别平移两个不同距离得到的孔两个端面交点来计算孔的轴线向量，进一步通过结合孔轴线向量之间夹角和孔端面交点到轴线向量的空间距离的方式对部件之间孔的空间协调关系进行评价，使该方法可直接引入到飞机部件的调姿算法中。
本实施例提出了3个但不限于这3个的可以应用的具体实施场景，可指导实际工程应用。
本实施例的其他部分与上述实施例1-实施例2任一项相同，故不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种大部件之间孔的空间相互协调关系的数字化评价方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤S1：在大部件A（1）和大部件B（2）的测量孔（3）内分别插入测量柱（4），利用激光跟踪仪构建调姿评价三维空间直角坐标系；
步骤S2：将激光跟踪仪绕大部件A（1）和大部件B（2）的测量柱（4）的外圆柱面一周，测量得到测量点集yzm MPA和测量点集yzm MPB，构建大部件A（1）的测量柱（4）和大部件B（2）的测量柱（4）的圆柱轴线空间方程，计算得到大部件A（1）的单位方向向量 和大部件B（2）的单位方向向量；其中，上标yzm表示测量柱外圆柱面；
步骤S3：测量大部件A（1）和大部件B（2）的测量柱（4）的外圆端面中心的测量孔（3）的坐标，得到测量孔中心点和测量孔中心点，根据所述单位方向向量、大部件A（1）的测量柱（4）的外圆端面到测量孔外端面的距离LA、大部件A（1）的孔深AH，得到大部件A（1）的测量孔（3）的两个端面交点；根据所述单位方向向量、大部件B（2）的测量柱（4）的外圆端面到测量孔外端面的距离LB、大部件B（2）的孔深BH，得到大部件B（2）的测量孔（3）的两个端面交点；
步骤S4：根据所述圆柱轴线空间方程、大部件A（1）的测量孔（3）的两个端面交点、大部件B（2）的测量孔（3）的两个端面交点，得到变换后的大部件A（1）的孔轴线向量、变换后的大部件B（2）的孔轴线向量，并根据所述孔轴线向量和孔轴线向量计算大部件A（1）的孔轴线与大部件B（2）的孔轴线之间的夹角θAB；
步骤S5：计算其中一个大部件测量孔（3）的两个端面交点至另一个大部件的孔轴线的空间距离，根据所述夹角θAB和空间距离，判断大部件A（1）和大部件B（2）是否满足空间相互协调关系，得到评价结果。
2.根据权利要求1所述的一种大部件之间孔的空间相互协调关系的数字化评价方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：
步骤S21：将激光跟踪仪绕大部件A（1）的测量柱（4）的外圆柱面和大部件B（2）的测量柱（4）的外圆柱面一周，测量得到测量点集yzm MPA和测量点集yzm MPB；
步骤S22：根据所述测量点集yzm MPA和所述测量点集yzm MPB分别拟合圆柱，得到大部件A（1）的圆柱轴线、大部件B（2）的圆柱轴线；
步骤S23：根据所述大部件A（1）的圆柱轴线、所述大部件B（2）的圆柱轴线，分别构建大部件A（1）的圆柱轴线空间方程、大部件B（2）的圆柱轴线空间方程；
步骤S24：根据所述大部件A（1）的圆柱轴线空间方程，得到大部件A（1）的孔轴线向量，根据大部件B（2）的圆柱轴线空间方程，得到大部件B（2）的孔轴线向量；
步骤S25：将大部件A（1）的孔轴线向量转换为单位方向向量，将大部件B（2）的孔轴线向量转换为单位方向向量。
3.根据权利要求2所述的一种大部件之间孔的空间相互协调关系的数字化评价方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：
步骤S31：测量大部件A（1）和大部件B（2）的测量柱（4）的外圆端面中心的测量孔（3）的坐标，得到大部件A（1）的测量孔中心点和大部件B（2）的测量孔中心点；
步骤S32：获取大部件A（1）的测量孔（3）的孔深AH、大部件A（1）的测量柱（4）的外圆端面到测量孔外端面的距离LA、大部件B（2）的测量孔（3）的孔深BH、大部件B（2）的测量柱外圆端面到测量孔外端面的距离LB；
步骤S33：将测量孔中心点沿单位方向向量分别平移距离LA、孔深AH，得到大部件A（1）的测量孔（3）的两个端面交点、；将测量孔中心点沿单位方向向量分别平移距离LB、孔深BH，得到大部件B（2）的测量孔（3）的两个端面交点、。
4.根据权利要求3所述的一种大部件之间孔的空间相互协调关系的数字化评价方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下步骤：
步骤S41：根据大部件A（1）的测量孔（3）的两个端面交点、，将孔轴线向量转换为孔轴线向量，根据大部件B（2）的测量孔（3）的两个端面交点、，将孔轴线向量转换为孔轴线向量；
步骤S42：根据所述孔轴线向量、所述孔轴线向量，计算大部件A（1）的孔轴线与大部件B（2）的孔轴线之间的夹角θAB。
5.根据权利要求4所述的一种大部件之间孔的空间相互协调关系的数字化评价方法，其特征在于，当以大部件A（1）为参考对大部件B（2）进行调姿处理时，所述步骤S5的具体操作为：判断夹角θAB是否为0，若夹角θAB等于0，判断空间距离D1 BA与空间距离D2 BA是否相等，若D1 BA=D2 BA≤△D1，则判断大部件A（1）与大部件B（2）的空间相互协调关系满足要求，否则判断大部件A（1）与大部件B（2）的空间相互协调关系不满足要求；若夹角θAB不等于0，则根据判断大部件A（1）与大部件B（2）的空间相互协调关系是否满足要求，若小于等于则判断满足要求，否则判断不满足要求；其中，△D1、△D2为设定的空间距离，△D1≠△D2。
6.根据权利要求4所述的一种大部件之间孔的空间相互协调关系的数字化评价方法，其特征在于，当以大部件B（2）为参考对大部件A（1）进行调姿处理时，所述步骤S5的具体操作为：判断夹角θAB是否为0，若夹角θAB等于0，判断空间距离D1 BA’与空间距离D2 BA’是否相等，若D1 BA’=D2 BA’≤△D1’，则判断大部件A（1）与大部件B（2）的空间相互协调关系满足要求，否则判断则判断大部件A（1）与大部件B（2）的空间相互协调关系不满足要求；若夹角θAB不等于0，则根据，判断大部件A（1）与大部件B（2）的空间相互协调关系是否满足要求，若小于等于则判断满足要求，否则判断不满足要求；其中，△D1’、△D2’为设定的空间距离，△D1’≠△D2’。
7.根据权利要求4所述的一种大部件之间孔的空间相互协调关系的数字化评价方法，其特征在于，所述步骤S42的具体操作为：根据所述孔轴线向量、所述孔轴线向量，计算大部件A（1）的孔轴线与大部件B（2）的孔轴线之间的夹角θAB，若θAB＞90°，则θAB=180°-θAB，若θAB≤90°，则θAB=θAB。
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