一种飞机部件加工基准确定方法与流程

技术特征：

1.一种飞机部件加工基准确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

在所述飞机部件上设计N个预留的基准孔，所述基准孔孔心布置均不在所述飞机部件的同一平面内；其中，N为基准孔数量，N≥4；

获取所述飞机部件的基准孔孔心的实测数据和理论数据，具体包括以下步骤：

步骤S1：建立机床坐标系C2，通过数控机床基于所述机床坐标系C2测量所述飞机部件上的基准孔孔心，所述基准孔孔心实测点集合记为{Qi=[Xqi Yqi Zqi]^T|Qi∈Q,i=1,2,...,n}；其中，Qi为基准孔孔心实测点，Q为基准孔孔心实测点集合；

步骤S2：建立飞机坐标系C1，并基于所述飞机坐标系C1获取实测的所述基准孔孔心对应的理论值，所述基准孔孔心理论点集合记为{Pi=[Xpi Ypi Zpi]^T|Pi∈P,i=1,2,...,n}；其中，Pi为基准孔孔心理论点，P为基准孔孔心理论点集合；

步骤S3：根据所述基准孔孔心理论位置与实测位置之间的对应关系，整理实测数据点和理论数据点，使得测量的每处基准孔孔心均有一数据对；其中，所述数据对为所述基准孔孔心对应的实测数据和理论数据；

基于所述基准孔孔心的实测数据和理论数据，构建基准孔孔心实测点集合和基准孔孔心理论点集合之间的转换关系矩阵和评价函数；

根据所述评价函数和所述转换关系矩阵，使用奇异值分解法计算求解获得使得所述评价函数取值最小的匹配转换关系矩阵R,t；其中，R为基准孔孔心实测点到理论点的旋转矩阵，t为基准孔孔心实测点到理论点的平移矩阵；

根据所述匹配转换关系矩阵R,t，计算出每个基准孔孔心实测点位的转换残差Ei；

判断所有基准孔孔心的转换残差Ei是否小于等于阈值e，若否，则剔除转换残差Ei最大的数据对，并使用剩余的数据对返回所述基于所述基准孔孔心的实测数据和理论数据，构建基准孔孔心实测点集合和基准孔孔心理论点集合之间的转换关系矩阵和评价函数的步骤，直至所有基准孔孔心的转换残差Ei均小于等于阈值e，获取最终转换关系矩阵R´,t´。

2.如权利要求1所述的一种飞机部件加工基准确定方法，其特征在于，所述基准孔孔心为基准孔凸台小平面与基准孔轴线相交得到，其中所述基准孔凸台小平面通过在基准孔凸台上取M个测量点拟合得到，所述基准孔轴线为基准孔内壁上取K个测量点拟合圆柱的轴线，分R层，每层S个，满足以下关系：

。

3.如权利要求2所述的一种飞机部件加工基准确定方法，其特征在于，所述基准孔凸台厚度H满足8mm≥H≥4mm，所述基准孔孔径D满足20mm≥D≥4mm，所述基准孔间距要求为：至少有3个所述基准孔之间相互间距L满足2000mm≥L≥200mm。

4.如权利要求1所述的一种飞机部件加工基准确定方法，其特征在于，所述数据对的数量大于等于4。

5.如权利要求1所述的一种飞机部件加工基准确定方法，其特征在于，所述评价函数的表达式为：

式中，Pi为基准孔孔心理论点，Qi为基准孔孔心实测点。

6.如权利要求5所述的一种飞机部件加工基准确定方法，其特征在于，所述根据所述匹配转换关系矩阵R,t，计算出每个基准孔孔心实测点位的转换残差Ei，具体包括：

根据所述匹配转换关系矩阵R,t，将基准孔孔心实测点Qi转换到所述飞机坐标系C1下，记为Qi´=R*Qi-t；式中，Qi´为基准孔孔心实测点Qi经转换后在飞机坐标系C1下的表示；

计算每个基准孔孔心实测点位的转换残差Ei=||Pi-Qi´||2。

7.如权利要求1所述的一种飞机部件加工基准确定方法，其特征在于，所述阈值e为基准允许误差，其取值范围为飞机部件型面加工精度要求的1/4~1/3。

8.如权利要求1所述的一种飞机部件加工基准确定方法，其特征在于，所述获取最终转换关系矩阵R´,t´的步骤之后，还包括以下步骤：

根据所述最终转换关系矩阵R´,t´，以所述机床坐标系C2为所述飞机部件加工的工件坐标系，以所述机床坐标系C2原点为所述飞机部件加工原点，将所述飞机坐标系C1中的飞机部件中基准孔孔心的理论数据转换到所述机床坐标系C2中，开展加工任务。

9.如权利要求1所述的一种飞机部件加工基准确定方法，其特征在于，所述数控机床为多轴联动数控机床，所述多轴联动数控机床上设置有在线探头，通过所述在线探头测量所述飞机部件上的基准孔孔心。

技术总结
本申请公开了一种飞机部件加工基准确定方法，包括以下步骤：在飞机部件上设计N个预留基准孔，基准孔孔心布置均不在飞机部件的同一平面内；获取飞机部件的基准孔孔心的实测数据和理论数据；构建基准孔孔心实测点集合和基准孔孔心理论点集合之间的转换关系矩阵和评价函数；使用奇异值分解法计算求解获得使得评价函数取值最小的匹配转换关系矩阵R,t；计算出每个基准孔孔心实测点位的转换残差Ei；阈值筛选及剔除，获取机床坐标系到飞机坐标系的最终转换关系矩阵R´,t´，本申请具有能够有效地确定飞机部件加工基准，准确地反映飞机部件实际状态和理论状态之间的关系的优点。

技术研发人员：勾江洋;陈雪梅;匡勇;李栎森;刘元吉;冯若琪;潘雨;叶翔宇;
受保护的技术使用者：成都飞机工业（集团）有限责任公司;
技术研发日：2021.09.06
技术公布日：2021.10.01