在航空航天、船舶制造、風(fēng)電等制造領(lǐng)域，工件對接是裝配環(huán)節中至關(guān)重要的一環(huán)。以飛機制造來(lái)說(shuō)，機身與機翼的對接，直接關(guān)系到飛機的空氣動(dòng)力學(xué)性能和飛行安全；航天火箭的液體發(fā)動(dòng)機裝配，對精度的要求近乎嚴苛，稍有偏差就可能導致發(fā)射任務(wù)失??；船舶制造中，船用發(fā)動(dòng)機定子與轉子的對中精度，決定了發(fā)動(dòng)機的運行穩定性與使用壽命；風(fēng)電行業(yè)里，風(fēng)電塔筒環(huán)縫焊接監測的準確性，影響著(zhù)塔筒的結構強度與抗風(fēng)能力。

在這些對接裝配場(chǎng)景中，精確的六自由度調姿與定位很重要。只有通過(guò)精準調控，確保對接平面上定位銷(xiāo)與定位孔實(shí)現精確配合，才能保證各部件在后續運行中，發(fā)揮出最佳性能，滿(mǎn)足行業(yè)對高質(zhì)量、高可靠性產(chǎn)品的要求 。

行業(yè)痛點(diǎn)：傳統模式下的棘手難題

1、尺寸幾何誤差累積?

在飛機機身、風(fēng)電葉片等大型部件的對接場(chǎng)景中，作業(yè)范圍通常數米乃至數十米。裝配過(guò)程中，初始的微小角度誤差，會(huì )隨著(zhù)對接距離的增加被急劇放大，最終可能產(chǎn)生毫米級的尺寸偏差，嚴重影響裝配質(zhì)量，導致部件性能下降。

2、形位公差匹配困難?

對接面不僅要滿(mǎn)足特定的平行度，還需保證同軸度等多項嚴苛要求。然而，傳統測量工具功能單一，難以在同一時(shí)間對多個(gè)參數進(jìn)行同步檢測，致使裝配精度難以保證。

3、運動(dòng)部件姿態(tài)監測難?

裝配過(guò)程中，吊機臂、機器人末端等運動(dòng)部件的位置不斷變化，需要對其進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。但傳統的靜態(tài)測量技術(shù)，無(wú)法適應動(dòng)態(tài)場(chǎng)景，難以保障測量精度，致使裝配過(guò)程中對運動(dòng)部件的控制出現偏差。

4、人工依賴(lài)度高?

傳統裝配作業(yè)過(guò)度依賴(lài)人工經(jīng)驗，裝配工人需憑借過(guò)往經(jīng)驗對部件進(jìn)行反復調整，不僅耗費大量時(shí)間，而且人為因素導致的誤差難以避免，容錯率極低。

創(chuàng )新方案：賦能動(dòng)態(tài)調姿

針對上述行業(yè)痛點(diǎn)，中圖儀器團隊匠心打造了一套具創(chuàng )新性的解決方案。該方案可與多系統深度融合，構建“測量-控制-執行"一體化平臺，實(shí)現測量與調控的自動(dòng)化。方案核心設備GTS激光跟蹤儀，憑借高精度的動(dòng)態(tài)測量能力與智能反饋控制系統，大幅提升裝配效率，顯著(zhù)降低裝配誤差，助力航空航天、船舶制造、風(fēng)電等行業(yè)邁向智能化、高精度的裝配新時(shí)代 。

其中，iTracker 6D姿態(tài)智能傳感器在測量時(shí)可實(shí)時(shí)地調整姿態(tài)并始終正對鎖定測量激光束，通過(guò)運動(dòng)學(xué)模型精密解算目標的三維空間位置坐標和空間姿態(tài)角度。

測量步驟

1、搭建數據交互橋梁

首先，GTS激光跟蹤儀開(kāi)放數據端口，實(shí)現與控制系統的通訊連接。PC端SMT測量軟件作為數據處理中樞，接收GTS激光跟蹤儀采集的原始數據，在完成復雜的計算后，SMT測量軟件會(huì )以UDP協(xié)議格式向控制系統發(fā)送命令，引導控制系統進(jìn)行精準調姿。這種傳感與控制一體化的架構，不僅保障了數據的一致性，極大減少人為誤差，其搭載的自主研發(fā)軟件，還具備高度開(kāi)放性，方便用戶(hù)根據實(shí)際需求進(jìn)行定制。

2、構建部件坐標系×2

運用GTS激光跟蹤儀靶球采點(diǎn)方式獲取對接部件的初始形態(tài)，分別建立固定端坐標系和移動(dòng)端坐標系。（設計目標是在對接作業(yè)完成后，這兩個(gè)坐標系能夠重合。）

3、監控六維姿態(tài)數據

將6D姿態(tài)智能傳感器與移動(dòng)端進(jìn)行剛性連接，建立并獲取6D姿態(tài)智能傳感器的當前坐標。至此，固定端坐標系、移動(dòng)端坐標系以及6D姿態(tài)智能傳感器的當前坐標系在空間中的位置關(guān)系得以清晰確立。后續只需實(shí)時(shí)監控6D姿態(tài)智能傳感器坐標系的變化，便可準確反饋移動(dòng)端坐標系的動(dòng)態(tài)變化。

4、實(shí)施智能糾偏調姿

控制系統依據激光跟蹤儀反饋的固定端和移動(dòng)端的位置誤差信息，結合6D姿態(tài)智能傳感器的實(shí)時(shí)監控數據，進(jìn)行自動(dòng)對中作業(yè)?？刂葡到y會(huì )驅動(dòng)移動(dòng)端部件進(jìn)行位移和旋轉操作，SMT測量軟件會(huì )實(shí)時(shí)計算誤差，并向控制系統發(fā)送指令，實(shí)現自動(dòng)調整。

考慮到控制系統在調姿過(guò)程中可能產(chǎn)生運動(dòng)誤差，6D姿態(tài)智能傳感器將實(shí)時(shí)監測移動(dòng)部件的位姿變化，一旦發(fā)現偏差，立即發(fā)送糾偏命令，確保調姿效果滿(mǎn)足更高精度的要求 。

總結

在大型部件對接裝配領(lǐng)域，精度動(dòng)態(tài)控制、環(huán)境適應性與自動(dòng)化效率構成了行業(yè)的核心挑戰。激光跟蹤儀搭載高精度測量技術(shù)，能夠實(shí)時(shí)采集數據并反饋，結合自動(dòng)化控制技術(shù)，為行業(yè)痛點(diǎn)提供了系統性的解決方案，為大型部件對接裝配行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展注入了新活力。