一种机翼水平位姿测量方法技术

本发明专利技术公开了一种机翼水平位姿测量与评估方法。它包括如下步骤：１）构建固定在平台上的全局坐标系及固定在机翼上的动坐标系；２）采用激光跟踪仪对机翼上特征点在全局坐标系中的坐标进行测量，并由奇异值分解法计算出机翼动坐标系的初始位姿；３）采用直线位移传感器对机翼水平测量点在全局坐标系中的高度进行测量，由于机翼实际位姿曲面偏离理想位姿曲面，实际测得的是理想水平测量点Ｑ↓［ｊ］附近的一点Ｂ↓［ｊ］，称为伪水平测量点；４）建立机翼水平位姿评估模型，并用单纯形法进行求解。本发明专利技术的优点：（１）评估结果可以兼顾到特征点坐标和水平测量点高度的精度要求，从而能较好的表征机翼的实际位姿；（２）建模简单，求解精度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机翼水平位姿测量与评估的方法。
技术介绍
在飞机总装配对接加工中，需要对机翼进行水平位姿调整，使机翼上的两类点满足精度要求一类是主要分布在翼身结合处的特征点，需满足定位精度要求；另一类是均布在机翼下表面的水平测量点，需满足高度精度要求。为了保证机翼的水平位姿精度，必须在机翼调姿后对其进行位姿评估。 实际上，机翼的水平位姿评估问题与曲面轮廓度误差评定有相似之处，曲面的轮廓度误差包含三个方面形状误差、参数误差和位姿误差，其中位姿误差就是当曲面满足一定的误差评定准则时的最佳匹配位姿。在形状与位置误差评定的ISO标准和国家标准中，均采用“最小条件”作为评定准则，它是指被测实际要素对于理想要素的最大误差变动量最小，以该准则进行评定的结果可使得误差域最小，从而能更好的反映曲面的实际位姿。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术不足，提供，包括如下步骤 1)构建固定在平台上的全局坐标系及固定在机翼上的动坐标系； 2)采用激光跟踪仪对机翼上特征点在全局坐标系中的坐标进行测量，并由奇异值分解法计算出机翼动坐标系的初始位姿； 3)采用直线位移传感器对机翼水平测量点在全局坐标系中的高度进行测量，由于机翼实际位姿曲面偏离理想位姿曲面，实际测得的是理想水平测量点Qj附近的一点Bj，称为伪水平测量点； 4)建立机翼水平位姿评估模型，并用单纯形法进行求解。 所述的构建固定在平台上的全局坐标系及固定在机翼上的动坐标系的方法为通过激光跟踪仪对平台上若干固定观测点的坐标进行测量，构建出全局坐标系的原点和坐标轴；机翼动坐标系由其数字化模型的设计坐标系经过平移变换得到。 所述的采用激光跟踪仪对机翼上特征点在全局坐标系中的坐标进行测量，并由奇异值分解法计算出机翼动坐标系初始位姿的步骤为 1)机翼的初始位姿用向量X0＝T表示，其中x1，x2，x3是分别表示动坐标系(15)在全局坐标系(12)下姿态的翻滚角、倾斜角和偏航角，x4，x5，x6是动坐标系原点在全局坐标系下的坐标，令 其中 是特征点的理论位置矢量， 是其测量位置矢量，m1是特征点个数； 2)对H进行奇异值分解，使H＝UDVT，其中D是一个对角阵，U和V是正交矩阵，可得到 R＝VUT 3)如果det(R)＝—1，则令 V′＝ 其中v1，v2，v3分别是矩阵V的第1、2、3列，重新计算R，为 R＝V′UT 4)x40，x50，x60分别是 的三个分量，可直接得到，x10，x20，x30则根据R进行求解，结果为 式中R23表示矩阵R的第2行第3列，其他类推。 所述的机翼水平位姿评估模型的表达形式如下 其中 是特征点的实际位置与理论位置之间的误差。 是伪水平测量点的理论高度与实际高度的误差，其中是点Qj在动坐标系下的位置矢量，直线位移传感器实际测得 的高度值为 是曲面(∑)在点Qj处的单位法矢，w是根据以上两类测量点的精度要求和分布位置等因素所设定的权重系数，m1、m2分别是特征点和水平测量点的个数。 所述的用单纯形法进行求解的步骤为 1)取初始点X0，初始步长λ，权重w，令 Xk＝X0+λek(k＝1，2，……，6) 其中ek是X的自然基，令反射系数a＝1，收缩系数b＝0.5，扩大系数c＝2，令精度要求ε； 2)求Xh，Xl，满足 f(Xh)＝max{f(Xk)|k＝0，1，……，6} f(Xl)＝min{f(Xk)|k＝0，1，……，6} 计算重心 和反射点 Xr＝X+a(X-Xh) 3)若f(Xr)<f(Xl)，则计算扩大点 Xe＝X+c(Xr-X) 若f(Xe)<f(Xl)，则令Xh＝Xe，否则令Xh＝Xr，然后转步骤6)； 4)若f(Xr)<max{f(Xk)|k＝0，1，……，6，k≠h}，则令Xh＝Xr，然后转步骤6)； 5)若f(Xr)<f(Xh)，则令Xh＝Xr，计算收缩点 Xc＝X+b(Ch-X) 若f(Xc)<f(Xh)，则令Xh＝Xc，否则进行缩边，令 k＝0，1，...，6且k≠l 6)如果 则停止计算，f(Xk)，k＝0，1，……，6中的最小值点作为最优点Xopt；否则转步骤2)。 本专利技术与现有技术相比具有的有益效果(1)评估结果可以兼顾到特征点坐标和水平测量点高度的精度要求，从而能较好的表征机翼的实际位姿；(2)建模简单，求解精度高。 附图说明 图1为机翼水平位姿测量两类测量点的分布示意图； 图2为机翼水平位姿测量伪水平测量点的测量示意图； 图3为机翼水平位姿测量所使用的评估模型； 图中特征点11、全局坐标系12、水平测量点13、机翼14、动坐标系15、直线位移传感器21、理想位姿曲面23、实际位姿曲面24，仿真机翼31、动坐标系32。 具体实施例方式 机翼水平位姿测量与评估方法包括如下步骤 1)构建固定在平台上的全局坐标系12及固定在机翼上的动坐标系15(图1)； 2)采用激光跟踪仪对机翼14上特征点11在全局坐标系12中的坐标进行测量，并由奇异值分解法计算出机翼动坐标系15的初始位姿； 3)采用直线位移传感器21对机翼水平测量点在全局坐标系中的高度进行测量，由于机翼实际位姿曲面24偏离理想位姿曲面23，实际测得的是理想水平测量点Qj附近的一点Bj，称为伪水平测量点(图2)； 4)建立机翼水平位姿评估模型，并用单纯形法进行求解。 所述的构建固定在平台上的全局坐标系12及固定在机翼上的动坐标系15的方法为通过激光跟踪仪对平台上若干固定观测点的坐标进行测量，构建出全局坐标系12的原点和坐标轴；机翼动坐标系15由其数字化模型的设计坐标系经过平移变换得到。 所述的采用激光跟踪仪对机翼14上特征点11在全局坐标系12中的坐标进行测量，然后由奇异值分解法计算出机翼动坐标系15的初始位姿，该初始位姿用向量X0＝T表示，其中x1，x2，x3是表示动坐标系在全局坐标系下姿态的翻滚角、倾斜角和偏航角，x4，x5，x6是动坐标系原点在全局坐标系下的坐标，步骤如下 1)机翼的初始位姿用向量X0＝T表示，其中x1，x2，x3是分别表示动坐标系(15)在全局坐标系(12)下姿态的翻滚角、倾斜角和偏航角，x4，x5，x6是动坐标系原点在全局坐标系下的坐标，令 其中 是特征点的理论位置矢量， 是其测量位置矢量，m1是特征点个数； 2)对H进行奇异值分解，使H＝UDVT，其中D是一个对角阵，U和V是正交矩阵，可得到 R＝VUT 3)如果det(R)＝—1，则令 V′＝ 其中v1，v2，v3分别是矩阵V的第1、2、3列，重新计算R，为 R＝V′UT 4)x40，x50，x60分别是 的三个分量，可直接得到，x10，x20，x30则根据R进行求解，结果为 式中R23表示矩阵R的第2行第3列，其他类推。 数学上将具有“极大——极小”性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机翼水平位姿测量与评估方法，其特征在于包括如下步骤：　１）构建固定在平台上的全局坐标系（１２）及固定在机翼上的动坐标系（１５）；　２）采用激光跟踪仪对机翼（１４）上特征点（１１）在全局坐标系（１２）中的坐标进行测量，并由奇异值分解法计算出机翼动坐标系（１５）的初始位姿；　３）采用直线位移传感器（２１）对机翼水平测量点在全局坐标系（１２）中的高度进行测量，由于机翼实际位姿曲面（２４）偏离理想位姿曲面（２３），实际测得的是理想水平测量点Ｑ↓［ｊ］附近的一点Ｂ↓［ｊ］，称为伪水平测量点；　４）建立机翼水平位姿评估模型，并用单纯形法进行求解。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柯映林，杨卫东，李江雄，姚宝国，张斌，俞慈君，余进海，方强，蒋君侠，秦龙刚，毕运波，屠志明，贾叔仕，盖宇春，
申请(专利权)人：浙江大学，成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]