一种基于工艺解耦的叶片型面数控加工前置处理系统技术方案

一种基于工艺解耦的叶片型面数控加工前置处理系统，所述系统包括以下模块：叶片定位基准面识别模块、叶片加工型面识别模块、误差控制参数值提取模块、连续点的智能序列化求解模块。本系统首先根据叶片定位基准面识别模块获取叶片坐标系，再通过叶片加工型面识别模块识别叶片加工区域，再根据误差控制参数值提取模块加入误差约束参数值，通过上述三个模块的约束最后经连续点的智能序列化求解模块获得连续点属性数据。本发明专利技术中叶片型面序列化连续点云数字描述文件不包含叶片加工工艺信息，故无需进行复杂的工艺参数设置步骤；基于叶片产品设计数据，设计端成员可直接完成叶片加工数模的智能解算，满足叶片产品网络化制造前置处理的客观一致性要求。

A pre processing system for blade profile NC machining based on process decoupling

A pre-processing system for NC machining of blade profile based on process decoupling is presented. The system consists of the following modules: blade positioning datum recognition module, blade machining profile recognition module, error control parameter extraction module and continuous point intelligent serialization solution module. The system first obtains the blade coordinate system according to the blade positioning datum recognition module, then identifies the blade processing area through the blade processing profile recognition module, and then adds the error constraint parameter value according to the error control parameter value extraction module, through the above three module constraints finally through the continuous point intelligent serialization solution module. Continuous point attribute data are obtained. The serialized continuous point cloud digital description file of the blade profile does not contain the blade processing technology information, so it does not need to carry out complicated process parameter setting steps; based on the blade product design data, the design end member can directly complete the intelligent solution of the blade processing digital model, and meet the pre-processing of the blade product networked manufacturing. Objective consistency requirements.

【技术实现步骤摘要】
一种基于工艺解耦的叶片型面数控加工前置处理系统
本专利技术涉及一种数控加工前置处理系统，尤其是涉及一种基于工艺解耦的叶片型面数控加工前置处理系统。
技术介绍
随着市场竞争的日趋激烈，具有复杂曲面的产品越来越多，曲面也越来越复杂，复杂曲面的加工已成了为缩短新产品开发周期、提高企业竞争力的关键因素。因此，进一步提高复杂曲面的加工水平成为了各国竞相研究的焦点。CAM系统对复杂曲面加工能力在工业上的应用有及其重要的作用。目前虽然出现了许多大型的CAD/CAM软件，但是其普及程度并不高。一方面因为这些软件由于其设计结构问题，所提供的功能并不完全符合实际需求；另一方面，现有的国外CAD/CAM软件开放的功能最多支持五轴加工，在实际的复杂曲面加工过程中，支持五轴加工以下的CAD/CAM软件无法满足使用需求。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于工艺解耦的叶片型面数控加工前置处理系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种基于工艺解耦的叶片型面数控加工前置处理系统，该系统包括以下模块：叶片定位基准面识别模块、叶片加工型面识别模块、误差控制参数值提取模块、连续点的智能序列化求解模块；进一步地，所述叶片定位基准面识别模块首先加载叶片加工数模文件，然后在此数模文件的特征面集合中，根据设定的特征颜色或属性值自动比对识别出叶片的设计定位基准面，提取叶片设计定位基准面的特征名称及其特征号，形成叶片设计定位坐标系基准面集合(DS1，…，DSn)，n为定位坐标系基准面的数量，再格式化填充到叶片型面序列化连续点云数字描述文件的叶片定位数据区；进一步地，所述叶片加工型面识别模块在叶片加工数模文件的特征面集合中，根据设定的特征颜色或属性值自动比对识别出叶片的待加工型面，提取叶片待加工型面的特征名称及其特征号，形成叶片待加工型面集合(MS1,MS2,…,MSm)，m为待加工型面的数量；进一步地，所述误差控制参数值提取模块首先在叶片待加工型面集合中进行枚举，提取叶片每个待加工型面的尺寸误差控制参数值，然后将待加工型面尺寸误差控制参数值转换为待加工型面上相邻连续点间弦高误差约束参数值ChE1、ChE2、…、ChEi(i为弦高误差约束参数值的数量)、弦长误差约束参数值ClE1、ClE2、…、ClEj(j为弦长误差约束参数值的数量)、法矢量夹角误差约束参数值VaE1、VaE2、…、VaEs(s为法矢量夹角误差约束参数值的数量)，以及连续点层间距约束参数值SE1、SE2、…、SEh(h为连续点层间距约束参数值的数量)，形成叶片待加工型面尺寸误差控制容差集合(ChE，ClE，VaE，SE)，再格式化填充到叶片型面序列化连续点云数字描述文件的约束准则数据区；进一步地，所述连续点的智能序列化求解模块在待加工型面尺寸误差控制容差集合(ChE,ClE,VaE,SE)的约束下对待加工型面进行连续点的智能序列化求解计算，形成叶片待加工型面序列化连续点属性集合Pot(o为连续点所在叶片待加工型面序号，t为待加工型面o上的连续点序号)，再格式化后填充到叶片型面序列化连续点云数字描述文件的连续点属性数据区；进一步地，所述连续点的智能序列化求解模块，通过截面法获取叶片加工型面的截面线，取截面线方程参数值为零时，即截面线起始端点作为首点。基于首点在弦高误差、弦长误差、法矢量夹角误差参数值约束下计算下一相邻点，通过不同的约束参数值可以计算出多个相邻点，判断选择与当前点距离最近的点作为下一相邻点的计算值。由于同一截面中可能产生多条截面线，在不同截面线连接处，会产生缝隙或搭接等问题，需对截面线连接处的点位数据进行优化处理后，输出点位三维坐标值。每个点在型面上的法矢量和最小主曲率半径rmin，可以通过点的位置坐标查询在该点处加工型面的几何属性获得；同时还可获得该点处加工型面参数U，V的一阶导数和二阶导数值和以及最大曲率半径rmax。点在加工型面处最小主曲率方向为：其中，kmin＝1/rmax为最小主曲率方向；曲面第一基本量E、F、G，曲面第二基本量L、N可通过已知条件求得；曲面第二基本量M为，M＝[LG+NE-H(EG-F2)]/FH为平均曲率H＝(rmax+rmin)/(2rmaxrmin)。进一步地，计算出的最小主曲率方向矢量带有奇异值，相邻点的最小主曲率方向矢量存在突变现象，需对最小主曲率方向矢量进行优化，去除其中的奇异值，获得最终的最小主曲率方向矢量。更进一步地，所述系统最终得到的叶片待加工型面连续点属性集合Pot中的数据包含每个连续点在叶片设计定位坐标系中的空间坐标值(Xot,Yot,Zot)、在型面上的法线方向矢量值此连续点处的最小主曲率方向矢量值以及该点在型面上的曲率半径Rot。本专利技术的有益效果是：本专利技术中叶片型面序列化连续点云数字描述文件不包含叶片加工工艺信息，故无需进行复杂的工艺参数设置步骤；基于叶片产品设计数据，设计端成员可直接完成叶片加工数模的智能解算，满足叶片产品网络化制造前置处理的客观一致性要求。附图说明图1是本专利技术系统示意图；图2为本专利技术连续点属性数据示意图；具体实施方式下面结合附图和一个具体实施例对本专利技术做进一步的阐述：如图1所示，本实施例是一种基于工艺解耦的叶片型面数控加工前置处理系统，本系统包括以下模块：叶片定位基准面识别模块、叶片加工型面识别模块、误差控制参数值提取模块、连续点的智能序列化求解模块；叶片定位基准面识别模块和叶片加工型面识别模块将加载后的叶片加工数模文件，通过对设计定位基准面和加工型面的特征颜色或属性值的自动识别处理，提取出叶片设计定位坐标系基准值和加工型面尺寸误差控制参数值，格式化填充到描述文件的叶片定位数据部分；误差控制参数值提取模块将加工型面尺寸误差控制参数值转换为相邻连续点间弦高误差约束参数值、弦长误差约束参数值、法矢量夹角误差约束参数值，以及连续点层间距约束参数值，格式化填充到描述文件的约束准则数据部分；如图2所示，连续点的智能序列化求解模块在误差控制容差约束下对识别的加工型面进行连续点的智能序列化求解计算，并将计算结果格式化后填充到描述文件的连续点属性数据部分；连续点的智能序列化求解模块，通过截面法获取叶片加工型面的截面线，取截面线方程参数值为零时，即截面线起始端点作为首点。基于首点在弦高误差、弦长误差、法矢量夹角误差参数值约束下计算下一相邻点，通过不同的约束参数值可以计算出多个相邻点，判断选择与当前点距离最近的点作为下一相邻点的计算值。由于同一截面中可能产生多条截面线，在不同截面线连接处，会产生缝隙或搭接等问题，需对截面线连接处的点位数据进行优化处理后，输出点位三维坐标值。每个点在型面上的法矢量和最小主曲率半径rmin，可以通过点的位置坐标查询在该点处加工型面的几何属性获得；同时还可获得该点处加工型面参数U，V的一阶导数和二阶导数值和以及最大曲率半径rmax。点在加工型面处最小主曲率方向为：其中，kmin＝1/rmax为最小主曲率方向；曲面第一基本量E、F、G，曲面第二基本量L、N可通过已知条件求得；曲面第二基本量M为，M＝[LG+NE-H(EG-F2)]/FH为平均曲率H＝(rmax+rmin)/(2rmaxrmin)。计算出的最小主曲率方向矢量带有奇异值，相邻点的最小主曲率方向矢量存在突本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于工艺解耦的叶片型面数控加工前置处理系统，其特征在于：所述系统包括以下模块：叶片定位基准面识别模块、叶片加工型面识别模块、误差控制参数值提取模块、连续点的智能序列化求解模块；所述叶片定位基准面识别模块首先加载叶片加工数模文件，然后在此数模文件的特征面集合中，根据设定的特征颜色或属性值自动比对识别出叶片的设计定位基准面，提取叶片设计定位基准面的特征名称及其特征号，形成叶片设计定位坐标系基准面集合(DS1，…，DSn)，n为定位坐标系基准面的数量，再格式化填充到叶片型面序列化连续点云数字描述文件的叶片定位数据区；所述叶片加工型面识别模块在叶片加工数模文件的特征面集合中，根据设定的特征颜色或属性值自动比对识别出叶片的待加工型面，提取叶片待加工型面的特征名称及其特征号，形成叶片待加工型面集合(MS1,MS2,…,MSm)，m为待加工型面的数量；所述误差控制参数值提取模块首先在叶片待加工型面集合中进行枚举，提取叶片每个待加工型面的尺寸误差控制参数值，然后将待加工型面尺寸误差控制参数值转换为待加工型面上相邻连续点间弦高误差约束参数值ChE1、ChE2、…、ChEi(i为弦高误差约束参数值的数量)、弦长误差约束参数值ClE1、ClE2、…、ClEj(j为弦长误差约束参数值的数量)、法矢量夹角误差约束参数值VaE1、VaE2、…、VaEs(s为法矢量夹角误差约束参数值的数量)，以及连续点层间距约束参数值SE1、SE2、…、SEh(h为连续点层间距约束参数值的数量)，形成叶片待加工型面尺寸误差控制容差集合(ChE，ClE，VaE，SE)，再格式化填充到叶片型面序列化连续点云数字描述文件的约束准则数据区；所述连续点的智能序列化求解模块在待加工型面尺寸误差控制容差集合(ChE,ClE,VaE,SE)的约束下对待加工型面进行连续点的智能序列化求解计算，形成叶片待加工型面序列化连续点属性集合Pot(o为连续点所在叶片待加工型面序号，t为待加工型面o上的连续点序号)，再格式化后填充到叶片型面序列化连续点云数字描述文件的连续点属性数据区；所述连续点的智能序列化求解模块，通过截面法获取叶片加工型面的截面线，取截面线方程参数值为零时，即截面线起始端点作为首点。基于首点在弦高误差、弦长误差、法矢量夹角误差参数值约束下计算下一相邻点，通过不同的约束参数值可以计算出多个相邻点，判断选择与当前点距离最近的点作为下一相邻点的计算值。由于同一截面中可能产生多条截面线，在不同截面线连接处，会产生缝隙或搭接等问题，需对截面线连接处的点位数据进行优化处理后，输出点位三维坐标值。每个点在型面上的法矢量...

【技术特征摘要】
1.一种基于工艺解耦的叶片型面数控加工前置处理系统，其特征在于：所述系统包括以下模块：叶片定位基准面识别模块、叶片加工型面识别模块、误差控制参数值提取模块、连续点的智能序列化求解模块；所述叶片定位基准面识别模块首先加载叶片加工数模文件，然后在此数模文件的特征面集合中，根据设定的特征颜色或属性值自动比对识别出叶片的设计定位基准面，提取叶片设计定位基准面的特征名称及其特征号，形成叶片设计定位坐标系基准面集合(DS1，…，DSn)，n为定位坐标系基准面的数量，再格式化填充到叶片型面序列化连续点云数字描述文件的叶片定位数据区；所述叶片加工型面识别模块在叶片加工数模文件的特征面集合中，根据设定的特征颜色或属性值自动比对识别出叶片的待加工型面，提取叶片待加工型面的特征名称及其特征号，形成叶片待加工型面集合(MS1,MS2,…,MSm)，m为待加工型面的数量；所述误差控制参数值提取模块首先在叶片待加工型面集合中进行枚举，提取叶片每个待加工型面的尺寸误差控制参数值，然后将待加工型面尺寸误差控制参数值转换为待加工型面上相邻连续点间弦高误差约束参数值ChE1、ChE2、…、ChEi(i为弦高误差约束参数值的数量)、弦长误差约束参数值ClE1、ClE2、…、ClEj(j为弦长误差约束参数值的数量)、法矢量夹角误差约束参数值VaE1、VaE2、…、VaEs(s为法矢量夹角误差约束参数值的数量)，以及连续点层间距约束参数值SE1、SE2、…、SEh(h为连续点层间距约束参数值的数量)，形成叶片待加工型面尺寸误差控制容差集合(ChE，ClE，VaE，SE)，再格式化填充到叶片型面序列化连续点云数字描述文件的约束准则数据区；所述连续点的智能序列化求解模块在待加工型面尺寸误差控制容差集合(ChE,ClE,VaE,SE)的约束下对待加工型面进行连续...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈珂，杨耀凯，蒋伟，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51