(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210760350.2 (22)申请日 2022.06.30 (71)申请人 北京科技大 学 地址 100083 北京市海淀区学院路3 0号 申请人 中国航空制造技 术研究院 (72)发明人 郭飞燕　向东　肖庆东　宋长杰　 贾志新　刘江　王津　成金鑫　 张学睿　 (74)专利代理 机构 北京金智普华知识产权代理 有限公司 1 1401 专利代理师 岳野 (51)Int.Cl. G05B 19/418(2006.01) G06F 30/23(2020.01) (54)发明名称 一种数字化装配单元定位精度双阶段补偿 方法及系统 (57)摘要 本发明提供了一种数字化装配单元定位精 度双阶段补偿方法及系统， 包括以下步骤： 步骤 一： 建立基于真实误差状态与力学分析的工装定 位精度预补偿的机理模型； 步骤二： 建立基于实 时测量的工装定位精度实时分析与动态补偿的 数据模型； 步骤三： 将步骤一中的机理模型与步 骤二中的数据模 型相结合， 建立装配单元最终定 位误差的半机理模型， 实现融合实际工况的精确 精度定位及双阶段综合补偿。 本发 明基于真实误 差状态与力学分析的工装定位精度预补偿、 基于 实时测量的工装定位精度实时分析与动态补偿， 并结合机理模 型与数据模型的优点， 实现数字化 三坐标装配单元定位精度的快速精 准补偿， 并能 够针对真实工况实现定位精度的自适应调整。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115291572 A 2022.11.04 CN 115291572 A 1.一种数字化装配单元定位精度双阶段补偿方法， 其特征在于， 所述双阶段补偿方法 包括以下步骤： 步骤一： 建立基于真实误差状态与力学分析的工装定位精度预补偿的机理模型； 步骤二： 建立基于实时测量的工装定位精度实时分析与动态补偿的数据模型； 步骤三： 将步骤一中的机理模型与步骤二中的数据模型相结合， 建立装配单元最终定 位误差的半机理模型， 实现融合实际工况的精确精度定位及 双阶段综合补偿。 2.根据权利要求1所述的双阶段补偿方法， 其特征在于， 所述步骤一中真实误差状态的 具体表达方式为： 根据工装组成零组件与运动模块的结构特点， 通过测量点云配准拟合的方式， 对工装 的各组成零组件与传动系统的形位公差进行测量修正， 反映定位单元内部的真实误差状 态。 3.根据权利要求2所述的双阶段补偿方法， 其特征在于， 所述步骤一中考虑到装配定位 过程中工装所承受的极限载荷因素， 运用有限元仿真计算的手段， 将工装的物理变形误差 作为一项装配偏差源， 以此建立定位单 元的单轴定位 误差模型。 4.根据权利要求3所述的双阶段补偿方法， 其特征在于， 所述步骤一中通过三个坐标轴 方向上定位误差的空间累加， 构建柔性工装定位单元定位执行末端的空间定位误差模型， 实现基于真实误差状态与力学分析的柔 性工装定位精度预补偿。 5.根据权利要求4所述的双阶段补偿方法， 其特征在于， 在所述步骤二中的实物装配阶 段， 使用多种测量设备建立定位测 量场， 感知及测量柔性工装运行过程中装配力与承重载 荷变化、 定位器更 换与装配环境时变 状态参数， 作为后序数据模型的输入及测试验证输出。 6.根据权利要求5所述的双阶段补偿方法， 其特征在于， 在所述步骤二中， 以第 i个定位 执行末端的输入变量pi(i＝1,2,...,n)为节点， 构建装配定位运动的单隐含层前馈神经网 络模型。 7.根据权利要求6所述的双阶段补偿方法， 其特征在于， 在所述步骤二中， 基于极限学 习机算法建立工装定位运动模型的数据辨识模型， 并使用步骤二中所感知 采集的测试样本 验证模型构建准确度。 8.根据权利要求7 所述的双阶段补偿方法， 其特 征在于， 所述 步骤三具体包括： S31： 结合实际装配定位过程， 通过查阅产品数模， 获得产品在定位末端关键特征点的 理论空间位置， 在定位末端的原点位置处， 测量产品初始状态下的真实空间位置， 将理论空 间位置和真实空间位置在各个运动轴方向上的差值作为当前运动方向上的初始运动输入 量； S32： 将初始运动输入量代入步骤一中工装定位单元定位误差计算的机理模型中， 得到 基于机理模型的定位执 行末端处的空间输出位置及其沿各运动轴方向上的误差； S33： 借助步骤二中用数据模型训练获得的误差输出数值， 构建误差补偿器， 将经单 隐 含层前馈神经网络模型预测的定位精度数据补偿至初始 运动量输入中， 对初始 运动输入量 进行修正， 并输入至定位单元控制系统中驱动定位单元运动调型， 经测 量获得定位执行末 端最终空间位置， 实现装配定位单 元定位精度的双阶段补偿。 9.根据权利要求8所述的双阶段补偿方法， 其特征在于， 所述步骤三中将理论空间位置 与最终空间位置作对比分析， 得到最终的数字化装配单 元定位精度。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115291572 A 210.一种数字化装配单元定位精度双阶段补偿系统， 用于上述权利要求1 ‑9之一所述的 双阶段补偿方法， 其特 征在于， 所述双阶段补偿系统包括： 机理模型建立模块， 用于建立基于真实误差状态与力学分析的工装定位精度 预补偿的 机理模型； 数据模型建立模块， 用于建立基于实时测量的工装定位精度实时分析与动态补偿的数 据模型； 半机理模型融合补偿模块， 用于将机理模型与数据模型相结合， 构建误差产生器， 建立 装配单元最终定位 误差的半机理模型， 实现融合实际工况的定位精度精确及综合补偿。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115291572 A 3