一种大型设备自动对中的方法技术

本发明专利技术一种大型设备自动对中的方法，包括对中设备与目标设备就位的步骤，测量系统偏差测量数据输入控制系统的步骤，控制系统判断是否需要滚转、横摆、俯仰、横移和升降调整，确认需进行调整后，控制系统计算调整量并驱动所述调整装置完成相应调整动作，根据调整到位信号向测量系统发出下一次测量指令，直至满足判据为止的步骤和对中完成，对中设备对接完毕的步骤。本发明专利技术大型设备自动对中的方法的优点是：采用“直线对中”的方法，解决端面较小的大型设备采用“端面对中”时测量误差较大的问题。本方法原理简单，配套设备少，更容易实现，从偏差测量、识别、解算、执行、控制及反馈各环节均自动执行，全程无需人工干预，具有较高的对中效率。

【技术实现步骤摘要】
一种大型设备自动对中的方法
本专利技术涉及控制方法，特别涉及一种大型设备自动对中的方法。
技术介绍
在航空航天等领域，常常需要将两个或多个大型设备进行姿态对中，使其姿态统一，能够对接形成一个整体进行工作。例如，将铺设有长导轨的两台大型设备快速对接，使两设备上的导轨共线，从而形成一段可供其它设备行走的连续的运行轨道，而两设备初始的安放及运行存在较大的偏差，需要将其进行对中调整(称之为“直线对中”)。一般来说，两个大型设备只需一个具备对中调整能力即可，为方便描述，我们将具备对中能力的设备称为对中设备，另一设备称为目标设备。在传统的大型设备对中方法中，多采用手工测量偏差、人工摇动螺旋升降机实现调整，该对中方法精度较低，多用于对中设备与目标设备均处于同一地面轨道，初始姿态偏差较小且对对中时间要求不高的场合。专利“一种快速对中方法”在传统对中方法基础上发展而来，采用了自动测量与自动对中，其特点是采用1组6个激光测距传感器，通过测量对接面处不同点的距离，解算获得六自由度偏差，对中设备采用2个横移油缸、4个升降油缸实现对中姿态调整，具有对中速度快的特点。由于其基于端面对中，所以该方法需要激光测距传感器安装面，主目标设备感应面具有较大的特征尺寸，否则很难获得准确的角度偏差，另外，测距传感器安装精度及其安装面、感应面的加工精度要求也较高，需要特殊保证。论文《基于激光跟踪定位的部件对接柔性装配技术》(梅中义，北京航空航天大学学报Vol35No.1，2009年1月)介绍了一种自动对中方法，用于大型飞机部段数字化自动装配领域，其特点是在需要对接的飞机部段上设置若干定位基准点，并安装光学目标反射器，通过激光跟踪仪测量飞机部件上的光学目标点位置，获得定位基准点位置信息，该信息与产品数据集下达的飞机部件模型经由数据处理模块对比后，将计算数据传给运动控制部分，从而驱动各部段下方的柔性定位工装工作站调整飞机部件的位姿，直到定位基准点到达公差范围内的目标位置上，其中柔性定位工装工作站由多个不同位置的柔性定位工装组成，实现飞机部段的复合运动。此方法适合对具有复杂外形与接口的设备或部段进行对中，但需依托详尽、准确的数字化设计模型，且对产品生产状态与设计状态的一致性要求很高，对于外形尺寸不一、加工装配精度较低的大型设备，该方法难以适用。另外，论文《六自由度船台合拢自动对中系统》(付全等，液压气动与密封，2004(3)：13-15)介绍了一种舰船分段与基准总段拼装技术；论文《大型法兰位置自动对中系统分析》(乌建中等，机电一体化，2008(12)：83-86)介绍了一种海上风力发电机组大型法兰定位安装方法。以上三种方法均应用于工艺总装配环节，对中设备的准备工作相对较多，自动对中技术指标偏重于精度要求，对时间要求相对宽松，且舰船拼装采用的船台合拢自动对中系统需人工输入初始姿态信息，大型法兰安装所采用的液压自动对中系统适用于对中设备呈空间自由状态的竖向对中，均不适用于两个超长产品的快速对中。综上所述，实现大型设备对中的控制目前还未有成熟技术出现。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服传统技术的不足，突破现有自动对中方法的条件限制，提供一种可以通过闭环控制系统实现两个或多个超长产品相对位姿的快速对中，原理简单，配套设备少，易于实现全程无需人工干预，对中效率高的大型设备自动对中的方法。为达上述目的，本专利技术提供的一种大型设备自动对中的方法，该方法设置测量系统、控制系统和调整装置，所述测量系统设有观测仪，所述控制系统设有位置传感器，所述调整装置分为前、后2个，分别设有2套升降机构和1套横移机构，该方法包括如下步骤：步骤1，对中设备与目标设备就位，准备对中；步骤2，启动所述测量系统，偏差测量数据输入所述控制系统；步骤3，所述控制系统提取滚转偏差数据，判断是否需要滚转调整，确认需进行调整后，所述控制系统计算调整量并驱动所述调整装置完成滚转调整动作，根据位置传感器反馈的调整到位信号向所述测量系统发出下一次测量指令，直至满足滚转判据为止；步骤4，所述控制系统提取横摆、俯仰偏差数据，判断是否需要横摆、俯仰调整，确认需进行调整后，所述控制系统计算调整量并驱动所述调整装置完成横摆、俯仰调整动作，根据位置传感器反馈的调整到位信号向所述测量系统发出下一次测量指令，直至满足横摆、俯仰判据为止；步骤5，控制系统提取横移、升降偏差数据，判断是否需要横移、升降调整，确认需进行调整后，控制系统计算调整量并驱动调整装置完成横移、升降调整动作，根据位置传感器反馈的调整到位信号向所述测量系统发出下一次测量指令，直至满足横移、升降判据为止；步骤6，对中完成，对中设备行进，与目标设备对接锁定，对接完毕。本专利技术提供的一种大型设备自动对中的方法，其中所述步骤3进一步包括：所述控制系统将滚转偏差数据与滚转判据比较，滚转判据为：Δr＝|p1-q1|≤[Δr]，其中p1、q1为前靶标竖向刻度值，Δr为滚转偏差实际观测值，[Δr]为允许的滚转偏差量，如果需要滚转调整，所述调整装置的调整量为H12＝H22＝-H11＝-H21，其中a为靶标宽度，B为升降机左右间距，H11、H12、H21、H22分别为前左、前右、后左、后右升降机构的调整量。本专利技术提供的一种大型设备自动对中的方法，其中所述步骤4进一步包括：所述控制系统将横摆、俯仰偏差数据分别对应与横摆、俯仰判据比较，横摆判据为俯仰判据为其中m1、n1为前靶标横向刻度值，m2、n2为后靶标横向刻度值，p1、q1为前靶标竖向刻度值,p2、q2为后靶标竖向刻度值，Δs为横摆偏差实际观测值，[Δs]为允许的横摆偏差量，Δt为俯仰偏差实际观测值，[Δt]为允许的俯仰偏差量，如果需要横摆、俯仰调整，所述调整装置的调整量为前横移后横移L20＝-L10，前升降后升降H21＝H22＝-H11＝-H12，其中L为前后靶标间距，S为前后横移或者升降机构间距，L10、L20分别为前、后横移机构的调整量，正值表示伸出，负值表示缩回。本专利技术提供的一种大型设备自动对中的方法，其中所述步骤5进一步包括：所述控制系统将横移、升降偏差数据分别对应与横移、升降判据比较，横移判据为升降判据为其中m1、n1为前靶标横向刻度值，p1、q1为前靶标竖向刻度值,u为横移偏差实际观测值，[u]为允许的横移偏差量，ν为升降偏差实际观测值，[v]为允许的升降偏差量；如果需要横摆、俯仰调整，所述调整装置的调整量为前、后横移前、后升降机构的其中正值表示伸出，负值表示缩回。本专利技术一种大型设备自动对中的方法的优点是：由于设置了测量系统、控制系统和调整装置，采用“直线对中”的方法，解决端面较小的大型设备采用“端面对中”时测量误差较大的问题。本方法原理简单，配套设备少，更容易实现，从偏差测量、识别、解算、执行、控制及反馈各环节均自动执行，全程无需人工干预，具有较高的对中效率。附图说明图1为本专利技术大型设备自动对中的方法中偏差测量的原理图；图2为本专利技术大型设备自动对中的方法中偏差测量的安装示意图；图3为本专利技术大型设备自动对中的方法中对中设备的安装示意图；图4为图3的俯视图；图5为本专利技术大型设备自动对中的方法的流程图；图6为自动对中过程靶标成像的示意图。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术一种大型设备自动对中的方法的实施例。如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型设备自动对中的方法，其特征在于：该方法设置测量系统、控制系统和调整装置，所述测量系统设有观测仪，所述控制系统设有位置传感器，所述调整装置分为前、后2个，分别设有2套升降机构和1套横移机构，该方法包括如下步骤：步骤1，对中设备与目标设备就位，准备对中；步骤2，启动所述测量系统，偏差测量数据输入所述控制系统；步骤3，所述控制系统提取滚转偏差数据，判断是否需要滚转调整，确认需进行调整后，控制系统计算调整量并驱动所述调整装置完成滚转调整动作，根据位置传感器反馈的调整到位信号向测量系统发出下一次测量指令，直至满足滚转判据为止；步骤4，控制系统提取横摆、俯仰偏差数据，判断是否需要横摆、俯仰调整，确认需进行调整后，控制系统计算调整量并驱动调整装置完成横摆、俯仰调整动作，根据位置传感器反馈的调整到位信号向测量系统发出下一次测量指令，直至满足横摆、俯仰判据为止；步骤5，控制系统提取横移、升降偏差数据，判断是否需要横移、升降调整，确认需进行调整后，控制系统计算调整量并驱动调整装置完成横移、升降调整动作，根据位置传感器反馈的调整到位信号向测量系统发出下一次测量指令，直至满足横移、升降判据为止；步骤6，对中完成，对中设备行进，与目标设备对接锁定，对接完毕。...

【技术特征摘要】
1.一种大型设备自动对中的方法，其特征在于：该方法设置测量系统、控制系统和调整装置，所述测量系统设有观测仪，所述控制系统设有位置传感器，所述调整装置分为前、后2个，每个调整装置都设有2套升降机构和1套横移机构，该方法包括如下步骤：步骤1，对中设备与目标设备就位，准备对中；步骤2，启动所述测量系统，偏差测量数据输入所述控制系统；步骤3，所述控制系统提取滚转偏差数据，判断是否需要滚转调整，确认需进行调整后，控制系统计算调整量并驱动所述调整装置完成滚转调整动作，根据位置传感器反馈的调整到位信号向测量系统发出下一次测量指令，直至满足滚转判据为止；步骤4，控制系统提取横摆、俯仰偏差数据，判断是否需要横摆、俯仰调整，确认需进行调整后，控制系统计算调整量并驱动调整装置完成横摆、俯仰调整动作，根据位置传感器反馈的调整到位信号向测量系统发出下一次测量指令，直至满足横摆、俯仰判据为止；步骤5，控制系统提取横移、升降偏差数据，判断是否需要横移、升降调整，确认需进行调整后，控制系统计算调整量并驱动调整装置完成横移、升降调整动作，根据位置传感器反馈的调整到位信号向测量系统发出下一次测量指令，直至满足横移、升降判据为止；步骤6，对中完成，对中设备行进，与目标设备对接锁定，对接完毕；其中所述步骤3进一步包括：控制系统将滚转偏差数据与滚转判据比较，滚转判据为：Δr＝|p1-q1|≤[Δr]，其中p1、q1为前靶标竖向刻度值，Δr为滚转偏差实际观测值，[Δr]为允许的滚转偏差量，如...

【专利技术属性】
技术研发人员：白文龙，杨学军，吴建胜，于军，廖军，贾学军，许学雷，贺建华，
申请(专利权)人：北京航天发射技术研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11