【摘要】：數(shù)字化測量技術(shù)是飛機數(shù)字化裝配中的一項關(guān)鍵技術(shù),為飛機結(jié)構(gòu)入位、調(diào)姿定位、精加工等裝配任務(wù)的實施提供了有力保障。激光跟蹤儀、室內(nèi)GPS等先進(jìn)測量設(shè)備可以提供高精度的大尺寸三維空間測量,但其價格昂貴,使用不夠靈活。相比之下,視覺傳感器成本低、可靠性高,結(jié)合計算機視覺技術(shù),可以建立具有較強環(huán)境適應(yīng)能力、可動態(tài)測量、高精度、高效率的非接觸式在線測量系統(tǒng),為設(shè)備控制提供非常豐富的特征和位置信息。因而,本文針對飛機數(shù)字化裝配中的飛機結(jié)構(gòu)件運輸、補鉚插釘、球頭自適應(yīng)入位等問題,深入研究了視覺定位關(guān)鍵技術(shù),提出了相應(yīng)的數(shù)字化設(shè)備定位控制策略,以提高其定位精度與環(huán)境感知力,為飛機裝配提供新的技術(shù)途徑。論文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:介紹了飛機數(shù)字化裝配的各項關(guān)鍵技術(shù),綜述了視覺測量與定位的相關(guān)研究現(xiàn)狀以及在飛機數(shù)字化裝配中的應(yīng)用。系統(tǒng)地討論了構(gòu)建視覺定位系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。綜述了主要的視覺伺服模型,并分析了各種視覺伺服方法的優(yōu)缺點。針對飛機結(jié)構(gòu)在裝配生產(chǎn)線站位間轉(zhuǎn)運接駁難題,集成多傳感器姿態(tài)測量系統(tǒng)和自動化調(diào)姿系統(tǒng)開發(fā)了一套精確的自動轉(zhuǎn)運系統(tǒng)。提出了一種融合位置誤差和深度偏差迭代預(yù)測檢測點未測量坐標(biāo)值方法,采用奇異值分解法實現(xiàn)了飛機結(jié)構(gòu)位姿評價。詳細(xì)闡述了姿態(tài)測量系統(tǒng)的標(biāo)定方法�；谖宕味囗検揭�(guī)劃數(shù)控定位器調(diào)姿路徑,由調(diào)姿系統(tǒng)迭代修正位姿偏差,實現(xiàn)了車載骨架工裝底座與裝配站位底座的快速對準(zhǔn)。自動轉(zhuǎn)運系統(tǒng)滿足飛機裝配現(xiàn)場對其精度、重復(fù)性和效率的要求。針對自動鉆鉚系統(tǒng)的補鉚插釘需求,提出了一種結(jié)合視覺信息和測距信息的混合視覺伺服插釘方法,實現(xiàn)了補鉚插釘過程中末端執(zhí)行器位姿精確調(diào)整。基于鉚釘孔中心位置和測距信息定義了表征鉚釘孔在相機坐標(biāo)系下相對位姿偏差的特征向量,詳細(xì)推導(dǎo)了對應(yīng)的雅克比矩陣。對于五自由度運動控制,雅克比矩陣滿秩,伺服過程中不存在奇異性和局部極小值,可獲得解耦的控制效果。設(shè)計了一個自適應(yīng)滑�？刂破鳛橄到y(tǒng)的五自由度運動提供連續(xù)的控制輸入,并通過插釘試驗對混合視覺伺服插釘算法的有效性進(jìn)行了驗證。針對飛機結(jié)構(gòu)快速準(zhǔn)確入位難題,提出了一種基于無標(biāo)定視覺伺服的球頭自適應(yīng)入位方法,使得定位器末端球窩能夠自適應(yīng)地逼近固連在飛機結(jié)構(gòu)上的工藝球頭,最終形成球鉸連接為飛機結(jié)構(gòu)提供支撐。采用“眼在手”的相機配置方式,以圓形標(biāo)記圖像矩作為視覺特征,實現(xiàn)了數(shù)控定位器的三自由度平移運動控制。通過卡爾曼濾波在線估計雅克比矩陣,避免了視覺系統(tǒng)復(fù)雜標(biāo)定過程。提出了一種結(jié)合比例控制和滑模控制的控制律,有效補償了系統(tǒng)的不確定性并改善了其伺服性能。最后,概括總結(jié)了全文的研究工作,并對有待進(jìn)一步研究的內(nèi)容進(jìn)行了分析和展望。
【圖文】：

緒論逡逑在大部件對接裝配階段，需要對裝配現(xiàn)場的大量逡逑進(jìn)行空間定位，使它們彼此之間保持正確的相對逡逑證飛機的氣動外形準(zhǔn)確度，需要精確測量布置在逡逑而對飛機部件的外形尺寸進(jìn)行評價。由于飛機部逡逑間測量技術(shù)是解決上述難題的有效途徑，較為常逡逑蹤儀、激光雷達(dá)、室內(nèi)ＧＰＳ以及攝像測量系統(tǒng)。逡逑

Ａｒｃｓｅｃｏｎｄ公司根據(jù)全球定位系統(tǒng)（ＧＰＳ）原理開逡逑。ｉＧＰＳ測量系統(tǒng)在飛機裝配中的應(yīng)用如圖１．３逡逑脈沖激光發(fā)射器代替ＧＰＳ衛(wèi)星，通過旋轉(zhuǎn)的方逡逑區(qū)域，，是一種高精度、高可靠性、高效率的測量逡逑到的反射器投射來的光線時間特征參數(shù)可以計逡逑其邋？逡逑度ｈ逡逑不逡逑能ｙ邐＾邐ｖ／邋＾逡逑Ｔ邐＾逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V262.4;TP391.41

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