[发明专利]一种基于蒙特卡洛法的装配位姿测量精度预评估方法

说明书

一种基于蒙特卡洛法的装配位姿测量精度预评估方法，对移动装置插接或对接固定装置的评估，在仿真环境下进行大部件相对位姿测量时，包括目标点测量、关键点解算与相对位姿解算；步骤一、将移动装置与固定装置放置在同一轨道上，并且将移动装置移动到距离固定装置设定距离，在移动装置和固定装置之间的侧面，放置一激光跟踪仪；激光跟踪仪内部有一个测距传感器和两个测角传感器；本发明为解决大部件数字化装配中位姿测量精度预评估问题，设计一种装配位姿测量仿真方法，通过数字化测量系统仿真模型、位姿仿真测量和装配位姿评估对大部件装配的数字化测量过程进行仿真模拟，评估位姿测量精度是否满足装配需求。

技术领域

本发明一种基于蒙特卡洛法的装配位姿测量精度预评估方法，涉及大部件的数字化测量辅助装配领域，用于位姿数字化测量仿真与位姿测量精度评估。

背景技术

在航空、航天、船舶领域，其产品通常尺寸大，精度要求高，工艺复杂。大部件装配作为生产过程中的关键步骤，其首要任务是确定被装配部件之间的相对位置与姿态，需要大尺度空间测量技术的支持。目前常用的测量仪器有激光跟踪仪、iGPS、视觉测量、三坐标测量机、激光雷达等，其测量实质是获取目标点在参考坐标系下的三维坐标，再根据相应关系进行位置与姿态拟合，从而引导运动机构调整部件位姿。

与零件的制造误差、部件的装配误差一样，测量误差同样对装配协调性产生影响。为保证装配时一次成功率，需在实际装配前对部件位姿测量精度进行预评估，为数字化测量系统选型及站位规划提供支持，而现有技术没有对实际装配前对部件位姿测量精度有效的评估。

发明内容

本发明的目的是一种基于蒙特卡洛法的装配位姿测量精度预评估方法，以解决实际装配前对部件位姿测量精度问题。

一种基于蒙特卡洛法的装配位姿测量精度预评估方法，对移动装置插接或对接固定装置的评估，在仿真环境下进行大部件相对位姿测量时，包括目标点测量、关键点解算与相对位姿解算；

步骤一、将移动装置与固定装置放置在同一轨道上，并且将移动装置移动到距离固定装置设定距离，在移动装置和固定装置之间的侧面，放置一激光跟踪仪；激光跟踪仪内部有一个测距传感器和两个测角传感器；

步骤二、调整移动装置和固定装置的相对位置，在移动装置和固定装置上选择与插接或对接相关的多个被测目标点P1、P2…Pn，用激光跟踪仪逐一对所选的多个测量点进行测量；当对被测目标点P测量时，设测量到的测得仪器到被测目标点P的距离l、水平角α和垂直角β，构成极坐标P＝(l,α,β)^T；同理，对多个测量点进行测量其距离l、水平角α和垂直角β；

步骤三、对被测目标点P的坐标变换如下，

需按式(1)计算P＝(l,α,β)^T在笛卡尔坐标系下的测量值P＝(x,y,z)^T；

由对激光跟踪仪的误差源分析可知，测量过程中各种误差因素对于激光跟踪仪坐标测量的最终影响是使得每个传感器单元都引入测量误差ε＝(ε_l,ε_α,ε_β)^T，如式(2)所示，其中(l^*,α^*,β^*)^T为测量真值；

根据激光跟踪仪距离和角度的测量原理，给每个传感器的不确定度特性分配合适的概率分布函数，本项目假定各传感单元之间相互独立，且均服从均值为0的正态分布，因此可以得到每个传感器单元测量的随机误差的正态分布模型为：