题目：基于iGPS的飞机大部件对接关键技术研究

为了实现飞机大部件自动化对接，需要使用数字化测量设备对部件位姿进行实时监控，并基于测量信息实现对接驱动机构的控制。测量设备的测量范围、测量目标个数及实时性是影响自动化对接效率与质量的关键。iGPS是一种新型的数字化测量设备，具有测量范围大、可同时测量多个目标及实时跟踪测量等特点，为实现飞机部件对接测量提供了一种有效的解决方案。本文在iGPS测量特性的基础上，结合飞机大部件对接过程，对iGPS在各个阶段的应用的关键技术进行了研究，包括iGPS的测量点选取、测量数据的处理及调姿驱动、基于iGPS测量的对接精度评价等，总结了一种基于iGPS的飞机部段自动化对接方法。本文的研究内容主要包括： 1、提出了一种基于对接测量关键特性的iGPS测量点选取方法，制定了基于iGPS的飞机大部件对接测量方案。结合大部件对接实际将对接测量关键特性划分为基准特性、调姿特性、连接特性及工装特性，归纳了大部件对接iGPS测量点选取原则，基于四类测量关键特性选取相应的测量点，实现了对接测量点的快速选取、分类管理及数目精简。 2、提出了一种适用于飞机对接现场的基于Rodrigues矩阵的坐标系快速转换算法。在飞机坐标系转换中引入Rodrigues矩阵，建立了公共点冗余情况下的转换模型，避免了传统坐标系转换计算中三角函数解算的非线性问题和迭代运算计算量大等问题，实现了iGPS测量坐标系和飞机设计坐标系的快速统一。在此基础上研究了“三点调姿法”，实现了定位器驱动轴运动参数的快速解算，便于对接过程中自动化调姿的实现。 3、提出了对接装配精度控制与评价方法。总结了对接装配精度评价的现状，设计实验分析了对接现场iGPS测量精度，并进一步分析了对接过程中的各项误差来源及相应的控制措施，在此基础上研究了基于iGPS测量的对接装配精度评价方法。 4、基于以上关键技术，以ARJ21型号飞机翼身对接为验证对象设计了基于iGPS的飞机大部件对接系统，开发了基于iGPS的飞机大部件对接软件，实现了测量数据与对接系统的集成处理与应用，并在飞机对接现场进行了实例验证。