CN115635270A - 一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法,属于正交孔系自动对正技术领域；建立对接系统，包括组件、舱段、侧孔、顶孔、校准孔、CCD相机、激光位移传感器、激光测距传感器、检测固定装置和传感器支架；并将对接过程分为了组件进入舱段、组件到达指定位置和两孔调姿三部分；通过激光位移传感器调节组件与舱段的径向距离，激光测距传感器测量组件与舱段的轴向距离，采用CCD相机采集装配孔边缘图像；本发明使用六自由度平台和传感器对组件实现自动化对接，舱段和组件三孔自动实现同轴控制，偏差不大于0.1mm，大大节省了人力；对接精度高，对接效率高，可通过传感器实时监测对接装配过程。

Description

一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法

技术领域

本发明属于正交孔系自动对正技术领域，涉及一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法。

背景技术

舱段与组件是飞行器的重要零件，在其径向加工有多个径向孔，各孔呈现正交状态。舵系统在对接装配过程中，需完成三组舱段舵轴孔与组件摇臂孔同轴，舱段为复合材料，组件为金属材料，舱段和组件的左、右、上三个方向上均有三个同轴的通孔，同轴度≤0.1mm，对接精度要求高，致使对接效率低，且因舱段与组件间隙小，极易发生碰撞，对接装配过程不易监测。

目前并没有很好的解决方案。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，使用六自由度平台和传感器对组件实现自动化对接，舱段和组件三孔自动实现同轴控制，偏差不大于0.1mm，大大节省了人力；对接精度高，对接效率高，可通过传感器实时监测对接装配过程。

本发明解决技术的方案是：

一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，包括：

建立对接系统；包括组件、舱段、CCD相机-、激光位移传感器-、激光测距传感器、检测固定装置、传感器支架-；舱段上设置有舱段孔-；组件上设置有组件孔-；

定义对正坐标系xyz；

将组件移动至进入舱段的开口端；

对组件进行姿态调整；包括通过激光位移传感器、对组件进行姿态调整、通过激光位移传感器、对组件进行姿态调整和通过激光位移传感器对组件进行姿态调整；

通过CCD相机-对舱段孔-和组件孔-进行孔轮信息提取；以舱段孔-为原点，建立坐标系；通过离散点坐标，结合圆系列方程，提取出组件孔、和分别与舱段孔、和的圆心坐标、交点坐标、交点直线方程；

对组件孔-与舱段孔-进行对中调姿处理，包括无交点处理、去组合边缘处理和圆心对中处理；

使组件的组件孔-圆心分别与舱段的舱段孔-的圆心重合，完成最终调姿。

在上述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，对接系统具体为：

舱段轴向水平放置在外部基座平台上；检测固定装置为拱门结构，检测固定装置跨越安装在舱段的上方；传感器支架固定安装在检测固定装置顶部横梁的中部；舱段的顶部中心设置有舱段孔；舱段的两侧分别设置舱段孔和舱段孔；舱段孔和舱段孔同轴，且舱段孔、舱段孔和舱段孔位于同一竖直面上；传感器支架安装在外部基座平台上，且位于舱段的开口端；传感器支架为开口向上的U型结构；激光位移传感器、分别安装在传感器支架2个竖边内侧；激光位移传感器、对称安装在传感器支架水平边的上表面；激光位移传感器安装在传感器支架的底端；激光测距传感器安装在传感器支架的底端；CCD相机和CCD相机分别安装在检测固定装置两竖边的内侧壁；且CCD相机对准舱段孔，CCD相机对准准舱段孔；CCD相机安装在检测固定装置顶部横梁的中部，且CCD相机对准舱段孔；

组件安装在外部六自由度平台上；组件与舱段同轴水平放置，组件位于舱段开口端外侧；组件的顶部中心设置有组件孔；组件的两侧分别设置有组件孔和组件孔；组件孔和组件孔同轴，且组件孔、组件孔和组件孔位于同一竖直平面内。

在上述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，对正坐标系xyz中，z轴竖直向上；y轴为舱段轴向方向；x轴由右手定则确定。

在上述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，将组件移动至进入舱段的开口端的具体过程为：

组件通过六自由度平台进行进给，并通过激光测距传感器判断组件是否将进入舱段，当达到目标值时，六自由度平台停止进给运动。

在上述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，通过激光位移传感器、对组件进行姿态调整的过程为：

通过激光位移传感器、分别测量组件与其之间的z方向的距离z1、z2；通过六自由度平台绕y轴顺时针或逆时针旋转运动，使z1与z2相等；然后通过六自由度平台使组件沿z轴上下运动，使z1和z2达到目标值z0；调整后，组件在y轴旋转、z轴平移被限定，其余自由度不被限定。

在上述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，通过激光位移传感器、对组件进行姿态调整的过程为：

通过侧面激光位移传感器和测量组件与其之间的距离x1和x2；通过x1计算出对侧差值Δx＝lx-lz-x1；其中，lz为组件在x方向的宽度，并将Δx与x2比较，判断组件是否沿z轴有旋转偏差；当Δx与x2不相等时，则使六自由度平台绕z轴进行顺时针或逆时针旋转运动，若Δx与x2相等时，则停止旋转；然后使组件沿x轴进行平移，直至达到目标值x0；调整后，组件在z轴旋转、x轴平移被限定；x轴旋转和y轴平移未被限定。

在上述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，通过激光位移传感器对组件进行姿态调整的过程为：

通过激光位移传感器测量组件与其之间的距离z1，若其偏离目标值z0，则通过六自由度平台使其沿x轴顺时针或逆时针旋转，直至达到目标值。

在上述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，无交点处理的具体过程为：

当组件尚未运动到指定位置时，组件孔、和分别与舱段孔、和间会有交点；通过激光测距传感器判断是否到位，由于各零件安装固定误差较小，加上前期对接前位置姿态检测完成，因此通过测距基本判定两孔位置，保证此时两孔无交点。

在上述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，去组合边缘处理的过程为：

当组件绕各轴均无旋转时，组件孔为圆形；当组件绕x轴旋转时，组件孔依然为圆形；当组件绕y轴旋转时，采集的组件孔上、下出现另一边缘；当组件绕z轴旋转时，采集的组件孔左、右出现另一边缘；因此，只有绕y和z两轴才会出现组合边缘，通过该步骤去除y和z两轴的旋转；

当CCD相机采集到组件孔轮廓为组合边缘时；初始采集图像，根据交点所在象限，决定六自由度平台绕y轴是逆时针还是顺时针转动；当交点处于z轴时，则停止y轴转绕；再根据圆弧段处于左方还是右方，使组件绕z轴顺时针或逆时针旋转，最终相机采集的图形只有组件孔和舱段孔的圆形，无其他边缘；去除组件孔和舱段孔多余圆弧段后，再通过顶部CCD相机采集组件顶部组件孔的信息，采用同样方法，使组件绕绝对坐标系z轴顺时针或逆时针旋转，去除顶部组件孔的多余圆弧；至此，组件绕x、y和z三轴的旋转均已确定；此外，通过组件孔轮廓是否为圆形，进一步确定旋转运动是否已完成。

在上述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，圆心对中处理的具体过程为：

计算组件孔与舱段孔的圆心及二者之间在y和z的相对距离；然后给定六自由度平台在y和z方向的位移指令；再根据顶部组件孔和舱段孔的圆心在各坐标轴上的分量，给定六自由度平台x方向的位移指令；最后，利用组件孔和舱段孔圆心坐标信息进行校准，完成圆心对中。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明使用六自由度平台和传感器对组件实现自动化对接，舱段和组件三孔自动实现同轴控制，偏差不大于0.1mm，大大节省了人力；对接精度高，对接效率高，可通过传感器实时监测对接装配过程；

(2)本发明建立了对接系统，包括组件、舱段、侧孔、顶孔、校准孔、CCD相机、激光位移传感器、激光测距传感器、检测固定装置和传感器支架；通过对接系统，完成了组件进入舱段、组件到达指定位置和两孔调姿三部分的调整工作；

(3)本发明通过激光位移传感器调节组件与舱段的径向距离，激光测距传感器测量组件与舱段的轴向距离，采用CCD相机采集装配孔边缘图像，并使用六自由度平台和传感器对组件实现自动化对接，舱段和组件三孔自动实现同轴控制，可广泛应用于各种舱段组件高精度对接过程。

附图说明

图1为本发明对接系统示意图。

图2为本发明的对接过程示意图。

图3为组件底部位移调整过程示意图。

图4为组件侧面位移调整过程示意图。

图5为组件顶部位移调整过程示意图。

图6为孔的轮廓信息概况示意图。

图7为两孔移动过程示意图。

图8为组件侧孔组合边缘示意图。

图9为侧孔去组合边缘过程示意图。

图10为圆心对中过程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

本发明采用了一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，基于舵系统对接装配工装实时自动调节，对接系统包括组件、舱段、侧孔、顶孔、校准孔、CCD相机、激光位移传感器、激光测距传感器、检测固定装置和传感器支架。其中组件固定在六自由度平台上，舱段、检测固定装置、底部和侧部传感器支架均固定在基座平台上，顶部传感器支架固定在检测固定装置的顶部，CCD相机固定在在检测固定装置两侧和顶部，激光位移传感器分别固定在传感器支架上，激光位移传感器和激光测距传感器均通过传感器支架固定在检测固定装置顶部。

用于组件对接的正交孔系自动对正方法，具体包括如下步骤：

建立对接系统；如图1所示，包括组件1、舱段2、CCD相机31-33、激光位移传感器41-45、激光测距传感器5、检测固定装置6、传感器支架7-8；舱段2上设置有舱段孔21-23；组件1上设置有组件孔11-13。对接系统具体为：

舱段2轴向水平放置在外部基座平台上；检测固定装置6为拱门结构，检测固定装置6跨越安装在舱段2的上方；传感器支架8固定安装在检测固定装置6顶部横梁的中部；舱段2的顶部中心设置有舱段孔22；舱段2的两侧分别设置舱段孔21和舱段孔23；舱段孔21和舱段孔23同轴，且舱段孔22、舱段孔21和舱段孔23位于同一竖直面上；传感器支架7安装在外部基座平台上，且位于舱段2的开口端；传感器支架7为开口向上的U型结构；激光位移传感器41、44分别安装在传感器支架72个竖边内侧；激光位移传感器42、43对称安装在传感器支架7水平边的上表面；激光位移传感器45安装在传感器支架8的底端；激光测距传感器5安装在传感器支架8的底端；CCD相机31和CCD相机33分别安装在检测固定装置6两竖边的内侧壁；且CCD相机31对准舱段孔21，CCD相机33对准准舱段孔23；CCD相机32安装在检测固定装置6顶部横梁的中部，且CCD相机32对准舱段孔22；

组件1安装在外部六自由度平台上；组件1与舱段2同轴水平放置，组件1位于舱段2开口端外侧；组件1的顶部中心设置有组件孔12；组件1的两侧分别设置有组件孔11和组件孔13；组件孔11和组件孔13同轴，且组件孔11、组件孔12和组件孔13位于同一竖直平面内。

定义对正坐标系xyz；对正坐标系xyz中，z轴竖直向上；y轴为舱段2轴向方向；x轴由右手定则确定。

将组件1移动至进入舱段2的开口端；将组件1移动至进入舱段2的开口端的具体过程为：

组件1通过六自由度平台进行进给，并通过激光测距传感器5判断组件1是否将进入舱段2，当达到目标值时，六自由度平台停止进给运动。

对组件1进行姿态调整；包括通过激光位移传感器42、43对组件1进行姿态调整、通过激光位移传感器41、44对组件1进行姿态调整和通过激光位移传感器45对组件1进行姿态调整。

通过激光位移传感器42、43对组件1进行姿态调整的过程为：

通过激光位移传感器42、43分别测量组件1与其之间的z方向的距离z1、z2；通过六自由度平台绕y轴顺时针或逆时针旋转运动，使z1与z2相等；然后通过六自由度平台使组件1沿z轴上下运动，使z1和z2达到目标值z0；调整后，组件1在y轴旋转、z轴平移被限定，其余自由度不被限定。

通过激光位移传感器41、44对组件1进行姿态调整的过程为：

通过侧面激光位移传感器44和41测量组件1与其之间的距离x1和x2；通过x1计算出对侧差值Δx＝lx-lz-x1；其中，lz为组件在x方向的宽度，并将Δx与x2比较，判断组件1是否沿z轴有旋转偏差；当Δx与x2不相等时，则使六自由度平台绕z轴进行顺时针或逆时针旋转运动，若Δx与x2相等时，则停止旋转；然后使组件1沿x轴进行平移，直至达到目标值x0；调整后，组件1在z轴旋转、x轴平移被限定；x轴旋转和y轴平移未被限定。

通过激光位移传感器45对组件1进行姿态调整的过程为：

通过激光位移传感器45测量组件1与其之间的距离z1，若其偏离目标值z0，则通过六自由度平台使其沿x轴顺时针或逆时针旋转，直至达到目标值。

通过CCD相机31-33对舱段孔21-23和组件孔11-13进行孔轮信息提取；以舱段孔21-23为原点，建立坐标系；通过离散点坐标，结合圆系列方程，提取出组件孔11、12和13分别与舱段孔21、22和23的圆心坐标、交点坐标、交点直线方程。

对组件孔11-13与舱段孔21-23进行对中调姿处理，包括无交点处理、去组合边缘处理和圆心对中处理。

无交点处理的具体过程为：

当组件1尚未运动到指定位置时，组件孔11、12和13分别与舱段孔21、22和23间会有交点；通过激光测距传感器5判断是否到位，由于各零件安装固定误差较小，加上前期对接前位置姿态检测完成，因此通过测距基本判定两孔位置，保证此时两孔无交点。

去组合边缘处理的过程为：

当组件1绕各轴均无旋转时，组件孔11为圆形；当组件1绕x轴旋转时，组件孔11依然为圆形；当组件1绕y轴旋转时，采集的组件孔11上、下出现另一边缘；当组件1绕z轴旋转时，采集的组件孔11左、右出现另一边缘；因此，只有绕y和z两轴才会出现组合边缘，通过该步骤去除y和z两轴的旋转；

当CCD相机31采集到组件孔11轮廓为组合边缘时；初始采集图像，根据交点所在象限，决定六自由度平台绕y轴是逆时针还是顺时针转动；当交点处于z轴时，则停止y轴转绕；再根据圆弧段处于左方还是右方，使组件1绕z轴顺时针或逆时针旋转，最终相机采集的图形只有组件孔11和舱段孔21的圆形，无其他边缘；去除组件孔11和舱段孔21多余圆弧段后，再通过顶部CCD相机32采集组件1顶部组件孔12的信息，采用同样方法，使组件绕绝对坐标系z轴顺时针或逆时针旋转，去除顶部组件孔12的多余圆弧；至此，组件1绕x、y和z三轴的旋转均已确定；此外，通过组件孔13轮廓是否为圆形，进一步确定旋转运动是否已完成。

圆心对中处理的具体过程为：

计算组件孔11与舱段孔21的圆心及二者之间在y和z的相对距离；然后给定六自由度平台在y和z方向的位移指令；再根据顶部组件孔12和舱段孔22的圆心在各坐标轴上的分量，给定六自由度平台x方向的位移指令；最后，利用组件孔13和舱段孔23圆心坐标信息进行校准，完成圆心对中。

使组件1的组件孔11-13圆心分别与舱段2的舱段孔21-23的圆心重合，完成最终调姿。

实施例

图1是本发明的一种实施例，本发明基于舵系统对接装配工装实时自动调节，对接系统包括组件1，舱段2，侧孔11、21，顶孔12、22，校准孔13、23，CCD相机31、32、33，激光位移传感器41、42、43、44、45，激光测距传感器5，检测固定装置6，传感器支架7、8。其中，组件1固定在6自由度平台上，舱段2、检测固定装置6和传感器支架7均固定在基座平台上，传感器支架8固定在检测固定装置6顶部，CCD相机31、32和33固定在在检测固定装置6两侧和顶部，激光位移传感器41、42、43和44分别固定在传感器支架7上，激光位移传感器45和激光测距传感器5均通过传感器支架8固定在检测固定装置6顶部。

所述的对接过程包括对接前准备和对接中两部分，如图2所示。对接前，首先需进行组件1坐标系校准，以修正组件1装配时的旋转误差；然后组件1通过六自由度平台进行进给，并通过激光测距传感器5判断组件是否将进入舱段2，当达到目标值时，六自由度平台停止进给运动，开始进行位置姿态检测，初步确保舱段2与组件1不会发生碰擦。对接过程分为组件1进入舱段2、组件1到达指定位置、两孔调姿三个阶段，其中当组件1刚进入舱段2时主要通过防碰撞检测、辅助位置姿态检测，防止碰擦；通过进入距离检测确保组件1到达指定位置；两孔调姿通过同轴对中检测实现。

调整过程分为采用所述的激光位移传感器42和43测组件位移调整、侧面激光位移传感器41和44测组件位移调整和顶部激光位移传感器45测组件位移调整三个过程，以六自由度平台的绝对坐标系为准，依靠其带动组件进行x、y、z的平移及转动，具体操作如下：

底部激光位移传感器42和43测组件位移调整，即y轴旋转、z轴平移，如图3所示；该调整过程通过图3所示的激光位移传感器43和42实现，通过底部激光位移传感器43和42测量组件1与其之间的距离z1和z2。调整步骤分为两步，首先通过六自由度平台绕y轴顺时针或逆时针旋转运动，使z1与z2相等，然后通过六自由度平台使组件1沿z轴上下运动，使z1和z2达到目标值z0。经过此调整，组件1在y轴旋转、z轴平移被限定，其余自由度尚未被限定。

侧面激光位移传感器44和41测组件1位移调整，即z轴旋转，x轴平移，如图4所示；通过侧面激光位移传感器44和41测量组件1与其之间的距离x1和x2。调整步骤分为两步，首先通过x1计算出对侧差值Δx＝lx-lz-x1，其中lz为组件在x方向的宽度，并将Δx与x2比较，判断组件1是否沿z轴有旋转偏差。若Δx与x2不相等，则使六自由度平台绕z轴进行顺时针或逆时针旋转运动，若Δx与x2相等时，则停止旋转；然后使组件1沿x轴进行平移，直至达到目标值x0。经过此调整，组件1在z轴旋转、x轴平移被限定，目前只剩下x轴旋转和y轴平移尚未被限定。

顶部激光位移传感器45测组件位移调整，即x轴旋转，如图5所示；通过激光位移传感器45测量组件1与其之间的距离z1，若其偏离目标值z0，则通过六自由度平台使其沿x轴顺时针或逆时针旋转，直至达到目标值；经过该过程调姿后，有可能激光位移传感器41、42、43和44测量的值会发生变化，需重复以上两步骤操作，最终，5只激光位移传感器的数值均在设定的数值内即可；经过上述三个步骤调整后，六个自由度中只有绕y轴的平移未进行调节，在后续过程中，仍需沿y轴使组件进给，因此忽略。

孔轮廓识别后，可提取其轮廓离散点信息，由于舱段2及CCD相机31、32和33安装相对位置固定，且在整个调姿过程中不作运动，因此在孔轮廓信息提取过程，以舱段孔为圆点，建立坐标系，后续组件孔运动时，只需测量其与舱段孔的相对位置，再给出相应位移指令即可。通过离散点坐标，结合圆系列方程，可提取如图6所示的信息，包括组件孔11、12和13分别与舱段孔21、22和23的圆心坐标、交点坐标、交点直线方程等信息。

对中调姿分为无交点、去组合边缘和圆心对中三个过程。其中轮廓信息采用的是相对坐标系，计算好位移指令后，六自由度平台运动是以其绝对坐标系为基准。在工作过程中，首先保证无交点，如图7所示，在组件1尚未运动到指定位置时，组件孔11、12和13分别与舱段孔21、22和23间会有交点。该过程中主要通过激光测距传感器5判断是否到位，由于各零件安装固定误差较小，加上前期对接前位置姿态检测完成，因此通过测距基本可以判定两孔位置，保证此时两孔无交点，如有偏差，结合交点坐标，给定六自由度平台位移指令信息，使组件1运动至组件孔完全在舱段孔之内。

进一步的需要去组合边缘，组件1在舱段2内可能存在倾斜，致使CCD相机采集的组件孔是圆形与圆弧的组合边缘，此时需给定六自由度平台一定旋转指令，使组件1采集轮廓信息变为圆形。以组件1中侧孔11为例，如图8所示，当组件1绕各轴均无旋转时，组件侧孔11为圆形；当组件1绕x轴旋转时，组件侧孔11依然为圆形；当组件1绕y轴旋转时，采集的组件侧孔11上、下出现另一边缘；当组件1绕z轴旋转时，采集的组件侧孔11左、右出现另一边缘。由此可见，只有绕y和z两轴才会出现组合边缘，通过该步骤可去除y和z两轴的旋转。图9为侧孔11和21去组合边缘过程，当CCD相机31采集到组件孔11轮廓为组合边缘时，首先初始采集图像，根据交点所在象限，决定六自由度平台绕y轴是逆时针还是顺时针转动，当交点处于z轴时，则停止y轴转绕；再根据圆弧段处于左方还是右方，使组件1绕z轴顺时针或逆时针旋转，最终相机采集的图形如步骤2后，只有组件孔11和21的圆形，无其他边缘。去除侧孔11和21多余圆弧段后，再通过顶部CCD相机32采集组件1顶部孔12的信息，采用同样方法，使组件绕绝对坐标系z轴顺时针或逆时针旋转，去除顶部组件孔12的多余圆弧。至此，组件1绕x、y和z三轴的旋转均已确定。此外，亦可通过第三侧孔13轮廓是否为圆形，进一步确定旋转运动是否已完成。

更进一步的进行圆心对中，圆心对中是指通过组件1的x、y和z的平移，使组件1中孔的圆心与舱段2中孔的圆心重合，以达到最终调姿完成，整体采用两孔对齐、第三孔校准的方法。如图10所示，首先，计算侧孔11和21的圆心及二者之间在y和z的相对距离，然后给定六自由度平台在y和z方向的位移指令；再根据顶孔12和22的圆心在各坐标轴上的分量，给定六自由度平台x方向的位移指令；最后，利用校准孔13和23圆心坐标信息进行校准，完成圆心对中。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，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、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，其特征在于：包括：

建立对接系统；包括组件(1)、舱段(2)、CCD相机(31)-(33)、激光位移传感器(41)-(45)、激光测距传感器(5)、检测固定装置(6)、传感器支架(7)-(8)；舱段(2)上设置有舱段孔(21)-(23)；组件(1)上设置有组件孔(11)-(13)；

定义对正坐标系xyz；

将组件(1)移动至进入舱段(2)的开口端；

对组件(1)进行姿态调整；包括通过激光位移传感器(42)、(43)对组件(1)进行姿态调整、通过激光位移传感器(41)、(44)对组件(1)进行姿态调整和通过激光位移传感器(45)对组件(1)进行姿态调整；

通过CCD相机(31)-(33)对舱段孔(21)-(23)和组件孔(11)-(13)进行孔轮信息提取；以舱段孔(21)-(23)为原点，建立坐标系；通过离散点坐标，结合圆系列方程，提取出组件孔(11)、(12)和(13)分别与舱段孔(21)、(22)和(23)的圆心坐标、交点坐标、交点直线方程；

对组件孔(11)-(13)与舱段孔(21)-(23)进行对中调姿处理，包括无交点处理、去组合边缘处理和圆心对中处理；

使组件(1)的组件孔(11)-(13)圆心分别与舱段(2)的舱段孔(21)-(23)的圆心重合，完成最终调姿。

2.根据权利要求1所述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，其特征在于：对接系统具体为：

舱段(2)轴向水平放置在外部基座平台上；检测固定装置(6)为拱门结构，检测固定装置(6)跨越安装在舱段(2)的上方；传感器支架(8)固定安装在检测固定装置(6)顶部横梁的中部；舱段(2)的顶部中心设置有舱段孔(22)；舱段(2)的两侧分别设置舱段孔(21)和舱段孔(23)；舱段孔(21)和舱段孔(23)同轴，且舱段孔(22)、舱段孔(21)和舱段孔(23)位于同一竖直面上；传感器支架(7)安装在外部基座平台上，且位于舱段(2)的开口端；传感器支架(7)为开口向上的U型结构；激光位移传感器(41)、(44)分别安装在传感器支架(7)2个竖边内侧；激光位移传感器(42)、(43)对称安装在传感器支架(7)水平边的上表面；激光位移传感器(45)安装在传感器支架(8)的底端；激光测距传感器(5)安装在传感器支架(8)的底端；CCD相机(31)和CCD相机(33)分别安装在检测固定装置(6)两竖边的内侧壁；且CCD相机(31)对准舱段孔(21)，CCD相机(33)对准准舱段孔(23)；CCD相机(32)安装在检测固定装置(6)顶部横梁的中部，且CCD相机(32)对准舱段孔(22)；

组件(1)安装在外部六自由度平台上；组件(1)与舱段(2)同轴水平放置，组件(1)位于舱段(2)开口端外侧；组件(1)的顶部中心设置有组件孔(12)；组件(1)的两侧分别设置有组件孔(11)和组件孔(13)；组件孔(11)和组件孔(13)同轴，且组件孔(11)、组件孔(12)和组件孔(13)位于同一竖直平面内。

3.根据权利要求1所述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，其特征在于：对正坐标系xyz中，z轴竖直向上；y轴为舱段(2)轴向方向；x轴由右手定则确定。

4.根据权利要求3所述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，其特征在于：将组件(1)移动至进入舱段(2)的开口端的具体过程为：

组件(1)通过六自由度平台进行进给，并通过激光测距传感器(5)判断组件(1)是否将进入舱段(2)，当达到目标值时，六自由度平台停止进给运动。

5.根据权利要求4所述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，其特征在于：通过激光位移传感器(42)、(43)对组件(1)进行姿态调整的过程为：

通过激光位移传感器(42)、(43)分别测量组件(1)与其之间的z方向的距离z1、z2；通过六自由度平台绕y轴顺时针或逆时针旋转运动，使z1与z2相等；然后通过六自由度平台使组件(1)沿z轴上下运动，使z1和z2达到目标值z0；调整后，组件(1)在y轴旋转、z轴平移被限定，其余自由度不被限定。

6.根据权利要求4所述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，其特征在于：通过激光位移传感器(41)、(44)对组件(1)进行姿态调整的过程为：

通过侧面激光位移传感器(44)和(41)测量组件(1)与其之间的距离x1和x2；通过x1计算出对侧差值Δx＝lx-lz-x1；其中，lz为组件在x方向的宽度，并将Δx与x2比较，判断组件(1)是否沿z轴有旋转偏差；当Δx与x2不相等时，则使六自由度平台绕z轴进行顺时针或逆时针旋转运动，若Δx与x2相等时，则停止旋转；然后使组件(1)沿x轴进行平移，直至达到目标值x0；调整后，组件(1)在z轴旋转、x轴平移被限定；x轴旋转和y轴平移未被限定。

7.根据权利要求4所述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，其特征在于：通过激光位移传感器(45)对组件(1)进行姿态调整的过程为：

通过激光位移传感器(45)测量组件(1)与其之间的距离z1，若其偏离目标值z0，则通过六自由度平台使其沿x轴顺时针或逆时针旋转，直至达到目标值。

8.根据权利要求4所述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，其特征在于：无交点处理的具体过程为：

当组件(1)尚未运动到指定位置时，组件孔(11)、(12)和(13)分别与舱段孔(21)、(22)和(23)间会有交点；通过激光测距传感器(5)判断是否到位，由于各零件安装固定误差较小，加上前期对接前位置姿态检测完成，因此通过测距基本判定两孔位置，保证此时两孔无交点。

9.根据权利要求8所述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，其特征在于：去组合边缘处理的过程为：

当组件(1)绕各轴均无旋转时，组件孔(11)为圆形；当组件(1)绕x轴旋转时，组件孔(11)依然为圆形；当组件(1)绕y轴旋转时，采集的组件孔(11)上、下出现另一边缘；当组件(1)绕z轴旋转时，采集的组件孔(11)左、右出现另一边缘；因此，只有绕y和z两轴才会出现组合边缘，通过该步骤去除y和z两轴的旋转；

当CCD相机(31)采集到组件孔(11)轮廓为组合边缘时；初始采集图像，根据交点所在象限，决定六自由度平台绕y轴是逆时针还是顺时针转动；当交点处于z轴时，则停止y轴转绕；再根据圆弧段处于左方还是右方，使组件(1)绕z轴顺时针或逆时针旋转，最终相机采集的图形只有组件孔(11)和舱段孔(21)的圆形，无其他边缘；去除组件孔(11)和舱段孔(21)多余圆弧段后，再通过顶部CCD相机(32)采集组件(1)顶部组件孔(12)的信息，采用同样方法，使组件绕绝对坐标系z轴顺时针或逆时针旋转，去除顶部组件孔(12)的多余圆弧；至此，组件(1)绕x、y和z三轴的旋转均已确定；此外，通过组件孔(13)轮廓是否为圆形，进一步确定旋转运动是否已完成。

10.根据权利要求9所述的一种用于组件对接的正交孔系自动对正方法，其特征在于：圆心对中处理的具体过程为：

计算组件孔(11)与舱段孔(21)的圆心及二者之间在y和z的相对距离；然后给定六自由度平台在y和z方向的位移指令；再根据顶部组件孔(12)和舱段孔(22)的圆心在各坐标轴上的分量，给定六自由度平台x方向的位移指令；最后，利用组件孔(13)和舱段孔(23)圆心坐标信息进行校准，完成圆心对中。

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