一种高展弦比飞机数字化整机坐标构建的方法与流程

本发明涉及飞机装配技术领域，特别涉及一种高展弦比飞机数字化整机坐标构建的方法。

背景技术：

目前在飞机装配过程中，多采用激光雷达、跟踪仪对飞机进行水平测量或相关系统的校准工作，工作的前提均需建立飞机的机体坐标系，机体坐标系为固定在飞行器或者飞机上的遵循右手法则的三维正交直角坐标系称，常规建立飞机坐标系的测量方法为，包括步骤如下：

1、采用直接测量或间接转站测量的方式，采集飞机机体的四个基准点和机翼的两个基准点数据。

2、导入飞机基准点的标称值进数据处理软件，采用最佳拟合的方法将标称值与测量值进行拟合以建立飞机机体坐标系。

高展弦比飞机采用上述测量方法建立机体坐标系时，存在问题如下：

1、在架上进行测量工作时，机翼需处于自然下垂状态，且自然下垂量达厘米级，与标称值差异较大；

2、空间最佳拟合法建立的坐标系是以“最小二乘法”等算法是使样本点到基准线的离差平方和达到最小时，以此条件建立的坐标系。当选取的测量点拟合误差超过软件的既定要求时，会影响整个坐标系建立的精度。

综上，采用常规拟合方法进行机体坐标系建立时，机翼下垂量较大、拟合误差较大，导致无法精确的建立机体坐标系，无法完成高精度的数字化测量工作。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供了一种高展弦比飞机数字化整机坐标构建的方法，选取六个基准点，并将机翼的机身前侧基准点和机身后侧的基准点的中点连线进行一定角度的旋转后作为y轴，并将机翼基准点在y轴和机身前侧基准点的连线形成的面做投影后进行移动后作为x轴，建立笛卡尔坐标系作为该机体的坐标系，解决了现有的拟合方法进行机体坐标系建立时，由于机翼下垂量的问题导致拟合误差过大，从而无法精确的建立机体坐标系的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种高展弦比飞机数字化整机坐标构建的方法，包括以下步骤：

步骤s1：通过测量确定机身的6个基准点，分别为左2点、右2点、左3点、右3点、左14点和右14点，其中左2点和右2点为一组机身前侧左右对称点，左3点和右3点为一组机身后侧左右对称点，左14点和右14点为一组机翼左右对称点；

步骤s2：连接左2点-右2点形成直线2-2，连接左3点-右3点形成直线3-3，创建2’点为左2点和右2点连接线段的中点，创建3’点为左3点和右3点连接线段的中点，连接2’点和3’点形成直线2’-3’；

步骤s3：将直线2’-3’以直线2-2为轴线旋转，旋转角度α＝tan^-1(m/l(2′-3′))，其中l(2′-3′)为2’到3’的直线距离，m为2’点的高度减去3’点的高度，以旋转后的直线2’-3’为y轴；

步骤s4：连接左14点和右14点为线段14-14，线段14-14在直线2’-3’与直线2-2形成的平面作投影，投影的线段为线段14’-14’；

步骤s5：平移线段14’-14’，使得线段14’-14’的中点和2’点重合，以此时的线段14’-14’所在的直线为x轴；

步骤s6：以2’点为原点，顺航向俯视坐标系，以x轴左向为正，y轴逆航向为正，建立笛卡尔坐标系a，z轴向上为正。

为了更好地实现本方案，进一步地，所述步骤s6中建立坐标系a后，若需要建立其他点为原点的坐标系b，将步骤s6中建立的坐标系a的原点移动到需要建立坐标系的其他点作为新的原点，坐标系a移动后作为坐标系b。

为了更好地实现本方案，进一步地，所述步骤s1确定机身的6个基准点时，在同一基准位置测量确定。

为了更好地实现本方案，进一步地，所述步骤s1中无法从同一基准位置测量确定6个基准点时，在机身下设置固定的公共转站点，作为基准位置。

为了更好地实现本方案，进一步地，所述步骤s1中测量机身的6个基准点时，基准点的误差大于0.5mm时，舍弃该基准点。

为了更好地实现本方案，进一步地，所述步骤s3中旋转直线2’-3’时，以旋转角度α的正负决定旋转方向，当α为正时，向上旋转，当α为负数时，向下旋转；旋转的角度为α的绝对值。

在本方案中，我们建立机身的6个基准点，分别为一组机身前侧左右对称点左2点和右2点，一组机身后侧左右对称点左3点和右3点，一组机翼左右对称点左14点和右14点，确定时，可以从同一基准位置测量确定，该基准位置一般为飞机机身中心轴心线所在竖直面上的一点，飞机机身中心轴心线由测量得出。建立直线2’-3’实际上是绘制出基于机身前侧左右对称点和机身右侧左右对称点的中心轴线，此时，由于机身前侧左右对称点和机身右侧左右对称点的高度不一定相同，故而确定的直线2’-3’可能是斜向上有一定的倾斜角度的直线，故而我们将直线2’-3’以直线2-2为轴线旋转，旋转角度α＝tan^-1(m/l(2′-3′))，其中l(2′-3′)为2’到3’的直线距离，m为2’点的高度减去3’点的高度，以旋转后的直线2’-3’为y轴，这样确保y轴处于水平方向，使用线段14-14在直线2’-3’与直线2-2形成的平面作投影，投影的线段为线段14’-14’，对线段14’-14’进行平移后作为x轴，同时建立笛卡尔坐标系a，以向上的直线为z轴，避免了机翼下垂量导致的拟合误差。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明所述的一种高展弦比飞机数字化整机坐标构建的方法，选取六个基准点，并将机翼的机身前侧基准点和机身后侧的基准点的中点连线进行一定角度的旋转后作为y轴，并将机翼基准点在y轴和机身前侧基准点的连线形成的面做投影后进行移动后作为x轴，建立笛卡尔坐标系作为该机体的坐标系，避免了现有的拟合方法进行机体坐标系建立时，由于机翼下垂量的问题导致拟合误差过大，从而无法精确的建立机体坐标系的问题；

2.本发明所述的一种高展弦比飞机数字化整机坐标构建的方法，选取六个基准点，并将机翼的机身前侧基准点和机身后侧的基准点的中点连线进行一定角度的旋转后作为y轴，并将机翼基准点在y轴和机身前侧基准点的连线形成的面做投影后进行移动后作为x轴，建立笛卡尔坐标系作为该机体的坐标系，方法实施简单，建立坐标系精度更高。

附图说明

为了更清楚地说明本技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，其中：

图1是本发明的基准点示意图；

图2是本发明的坐标轴建立示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合图1至图2对本发明作详细说明。

实施例1

一种高展弦比飞机数字化整机坐标构建的方法，包括以下步骤：

步骤s1：通过测量确定机身的6个基准点，分别为左2点、右2点、左3点、右3点、左14点和右14点，其中左2点和右2点为一组机身前侧左右对称点，左3点和右3点为一组机身后侧左右对称点，左14点和右14点为一组机翼左右对称点；

步骤s2：连接左2点-右2点形成直线2-2，连接左3点-右3点形成直线3-3，创建2’点为左2点和右2点连接线段的中点，创建3’点为左3点和右3点连接线段的中点，连接2’点和3’点形成直线2’-3’；

步骤s3：将直线2’-3’以直线2-2为轴线旋转，旋转角度α＝tan^-1(m/l(2′-3′))，其中l(2′-3′)为2’到3’的直线距离，m为2’点的高度减去3’点的高度，以旋转后的直线2’-3’为y轴；

步骤s4：连接左14点和右14点为线段14-14，线段14-14在直线2’-3’与直线2-2形成的平面作投影，投影的线段为线段14’-14’；

步骤s5：平移线段14’-14’，使得线段14’-14’的中点和2’点重合，以此时的线段14’-14’所在的直线为x轴；

步骤s6：以2’点为原点，顺航向俯视坐标系，以x轴左向为正，y轴逆航向为正，建立笛卡尔坐标系a，z轴向上为正。

工作原理：在本方案中，我们建立机身的6个基准点，分别为一组机身前侧左右对称点左2点和右2点，一组机身后侧左右对称点左3点和右3点，一组机翼左右对称点左14点和右14点，确定时，可以从同一基准位置测量确定，该基准位置一般为飞机机身中心轴心线所在竖直面上的一点，飞机机身中心轴心线由测量得出。建立直线2’-3’实际上是绘制出基于机身前侧左右对称点和机身右侧左右对称点的中心轴线，此时，由于机身前侧左右对称点和机身右侧左右对称点的高度不一定相同，故而确定的直线2’-3’可能是斜向上有一定的倾斜角度的直线，将直线2’-3’以直线2-2为轴线旋转，旋转角度α＝tan^-1(m/l(2′-3′))，其中l(2′-3′)为2’到3’的直线距离，m为2’点的高度减去3’点的高度，以旋转后的直线2’-3’为y轴，这样确保y轴处于水平方向，使用线段14-14在直线2’-3’与直线2-2形成的平面作投影，投影的线段为线段14’-14’，对线段14’-14’进行平移后作为x轴，同时建立笛卡尔坐标系a，以向上的直线为z轴，避免了机翼下垂量导致的拟合误差。

实施例2

一种高展弦比飞机数字化整机坐标构建的方法，包括以下步骤：

步骤s1：通过测量确定机身的6个基准点，分别为左2点、右2点、左3点、右3点、左14点和右14点，测量机身的6个基准点时，基准点的误差大于0.5mm时，舍弃该基准点。其中左2点和右2点为一组机身前侧左右对称点，左3点和右3点为一组机身后侧左右对称点，左14点和右14点为一组机翼左右对称点；

确定机身的6个基准点时，在同一基准位置测量确定，无法从同一基准位置测量确定6个基准点时，在机身下设置固定的公共转站点，作为基准位置；

步骤s2：连接左2点-右2点形成直线2-2，连接左3点-右3点形成直线3-3，创建2’点为左2点和右2点连接线段的中点，创建3’点为左3点和右3点连接线段的中点，连接2’点和3’点形成直线2’-3’；

步骤s3：将直线2’-3’以直线2-2为轴线旋转，旋转角度α＝tan^-1(m/l(2′-3′))，其中l(2′-3′)为2’到3’的直线距离，m为2’点的高度减去3’点的高度，以旋转后的直线2’-3’为y轴；旋转直线2’-3’时，以旋转角度α的正负决定旋转方向，当α为正时，向上旋转，当α为负数时，向下旋转；旋转的角度为α的绝对值；

步骤s4：连接左14点和右14点为线段14-14，线段14-14在直线2’-3’与直线2-2形成的平面作投影，投影的线段为线段14’-14’；

步骤s5：平移线段14’-14’，使得线段14’-14’的中点和2’点重合，以此时的线段14’-14’所在的直线为x轴；

步骤s6：以2’点为原点，顺航向俯视坐标系，以x轴左向为正，y轴逆航向为正，建立笛卡尔坐标系a，z轴向上为正。所述步骤s6中建立坐标系a后，若需要建立其他点为原点的坐标系b，将步骤s6中建立的坐标系a的原点移动到需要建立坐标系的其他点作为新的原点，坐标系a移动后作为坐标系b。

工作原理：在本方案中，我们建立机身的6个基准点，分别为一组机身前侧左右对称点左2点和右2点，一组机身后侧左右对称点左3点和右3点，一组机翼左右对称点左14点和右14点，确定时，可以从同一基准位置测量确定，该基准位置一般为飞机机身中心轴心线所在竖直面上的一点，飞机机身中心轴心线由测量得出。建立直线2’-3’实际上是绘制出基于机身前侧左右对称点和机身右侧左右对称点的中心轴线，此时，由于机身前侧左右对称点和机身右侧左右对称点的高度不一定相同，故而确定的直线2’-3’可能是斜向上有一定的倾斜角度的直线，故而我们将直线2’-3’以直线2-2为轴线旋转，旋转角度为：

α＝tan^-1(m/l(2′-3′))

其中l(2′-3′)为2’到3’的直线距离，m为2’点的高度减去3’点的高度，以旋转后的直线2’-3’为y轴，这样确保y轴处于水平方向，使用线段14-14在直线2’-3’与直线2-2形成的平面作投影，投影的线段为线段14’-14’，对线段14’-14’进行平移后作为x轴，同时建立笛卡尔坐标系a，以向上的直线为z轴，避免了机翼下垂量导致的拟合误差。

本实施例的其他部分与上述实施例1相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。