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概述

大型艙段，往往具有尺寸和重量巨大的特征。但同時(shí)，大型艙段的總裝精度又通常有著很高的要求，其對(duì)接精度會(huì)影響到整個(gè)艙段最終的質(zhì)量。實(shí)踐中，有設(shè)計(jì)通過提升加工精度的方式提高最終裝配準(zhǔn)確性的方案，但實(shí)行起來非?？量?、艱難；而更加有效的方法，則是通過改善和優(yōu)化裝配方法，對(duì)整個(gè)裝配過程的順利實(shí)施起到支撐作用。

圖1：對(duì)接過程監(jiān)控示意圖

API高精度測(cè)量對(duì)接方案

結(jié)合大型艙段自身的特點(diǎn)和裝配需求，基于API品牌Radian激光跟蹤儀的自動(dòng)對(duì)接技術(shù)的應(yīng)用，可有效提升裝配精準(zhǔn)度和工作效率。

API解決方案，如圖1所示，將Radian激光跟蹤儀布設(shè)在移動(dòng)端艙段旁，監(jiān)控在大部段圓筒實(shí)際裝配過程中，圓筒表面上的標(biāo)志點(diǎn)的位置和姿態(tài)，將移動(dòng)端筒段的位置和姿態(tài)與虛擬裝配后的結(jié)果比對(duì)，根據(jù)轉(zhuǎn)化矩陣可以得出旋轉(zhuǎn)、平移等參數(shù)，反饋給控制機(jī)構(gòu)，這樣便可實(shí)現(xiàn)實(shí)際裝配結(jié)果與虛擬裝配結(jié)果一致。

圖2：對(duì)接示意圖

具體實(shí)施與操作 

使用Radian激光跟蹤儀對(duì)法蘭安裝面及銷孔進(jìn)行精確測(cè)量，獲取被測(cè)端面真實(shí)的三維狀態(tài)；同時(shí)對(duì)大部段裝配過程采用激光跟蹤儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)；在連接法蘭的一側(cè)布設(shè)若干監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)，這些控制點(diǎn)可以同時(shí)被激光跟蹤儀測(cè)量，通過轉(zhuǎn)換得到兩個(gè)艙段對(duì)接法蘭面的相對(duì)位置和姿態(tài)關(guān)系，并將移動(dòng)端的實(shí)時(shí)位置及姿態(tài)上傳到上位機(jī)中，而上位機(jī)獲取移動(dòng)端的位置及姿態(tài)后，此時(shí)就可以將其所要調(diào)整的數(shù)據(jù)反饋到控制調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)對(duì)接功能。 

通過上述的高精度測(cè)量，得到了固定端和移動(dòng)端的相關(guān)尺寸。閉環(huán)控制的對(duì)接過程，是在前期基準(zhǔn)坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上，通過對(duì)目標(biāo)坐標(biāo)系的對(duì)比分析，得到當(dāng)前位姿的偏差矩陣，給出的每次偏差，即為當(dāng)前位姿與目標(biāo)位姿的調(diào)整量。具體可分四步操作實(shí)現(xiàn)：

圖3：建立坐標(biāo)系（左）、設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)（右下）、位姿修正量（右上）在軟件中的示意

1、測(cè)量并建立反饋機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系

2、創(chuàng)建出目標(biāo)坐標(biāo)系。首先創(chuàng)建移動(dòng)端坐標(biāo)系，再以反饋機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系為工作坐標(biāo)系使用移動(dòng)命令，源坐標(biāo)系選為移動(dòng)端坐標(biāo)系，對(duì)象坐標(biāo)系選為固定端坐標(biāo)系，要轉(zhuǎn)化的坐標(biāo)系選取反饋機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系。通過坐標(biāo)系移動(dòng)變化，得到目標(biāo)坐標(biāo)系。

3、使用6D導(dǎo)航軟件，實(shí)時(shí)監(jiān)控3個(gè)觀察點(diǎn)。

4、通過上位機(jī)查詢并發(fā)出指令，跟蹤儀自動(dòng)測(cè)量3個(gè)標(biāo)識(shí)點(diǎn)的靶球，得到當(dāng)前位姿的調(diào)整量，完成閉環(huán)控制。通過3-4次調(diào)整，順利完成對(duì)接操作。

 

結(jié)論

Radian激光跟蹤儀自動(dòng)對(duì)接技術(shù)的應(yīng)用，可有效提升大型艙段裝配精準(zhǔn)度及工作效率。