API Radian激光跟踪仪在大型舱段对接装配领域的应用

概 述

大型舱段，往往具有尺寸和重量巨大的特征。但同时，大型舱段的总装精度又通常有着很高的要求，其对接精度会影响到整个舱段最终的质量。实践中，有设计通过提升加工精度的方式提高最终装配准确性的方案，但实行起来非常苛刻、艰难；而更加有效的方法，则是通过改善和优化装配方法，对整个装配过程的顺利实施起到支撑作用。

图1：对接过程监控示意图

API高精度测量对接方案

结合大型舱段自身的特点和装配需求，基于API品牌Radian激光跟踪仪的自动对接技术的应用，可有效提升装配精准度和工作效率。

API解决方案，如图1所示，将Radian激光跟踪仪布设在移动端舱段旁，监控在大部段圆筒实际装配过程中，圆筒表面上的标志点的位置和姿态，将移动端筒段的位置和姿态与虚拟装配后的结果比对，根据转化矩阵可以得出旋转、平移等参数，反馈给控制机构，这样便可实现实际装配结果与虚拟装配结果一致。

图2：对接示意图

具体实施与操作

使用Radian激光跟踪仪对法兰安装面及销孔进行精确测量，获取被测端面真实的三维状态；同时对大部段装配过程采用激光跟踪仪进行监测；在连接法兰的一侧布设若干监测控制点，这些控制点可以同时被激光跟踪仪测量，通过转换得到两个舱段对接法兰面的相对位置和姿态关系，并将移动端的实时位置及姿态上传到上位机中，而上位机获取移动端的位置及姿态后，此时就可以将其所要调整的数据反馈到控制调节机构，从而实现闭环自动对接功能。

通过上述的高精度测量，得到了固定端和移动端的相关尺寸。闭环控制的对接过程，是在前期基准坐标系的基础上，通过对目标坐标系的对比分析，得到当前位姿的偏差矩阵，给出的每次偏差，即为当前位姿与目标位姿的调整量。具体可分四步操作实现：

图3：建立坐标系（左）、设置监控点（右下）、位姿修正量（右上）在软件中的示意

1、测量并建立反馈机构坐标系

2、创建出目标坐标系。首先创建移动端坐标系，再以反馈机构坐标系为工作坐标系使用移动命令，源坐标系选为移动端坐标系，对象坐标系选为固定端坐标系，要转化的坐标系选取反馈机构坐标系。通过坐标系移动变化，得到目标坐标系。

3、使用6D导航软件，实时监控3个观察点。

4、通过上位机查询并发出指令，跟踪仪自动测量3个标识点的靶球，得到当前位姿的调整量，完成闭环控制。通过3-4次调整，顺利完成对接操作。‍

结论

Radian激光跟踪仪自动对接技术的应用，可有效提升大型舱段装配精准度及工作效率。

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（API ）

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