The invention discloses a workpiece attitude adjustment method based on the measurement point and adaptive differential evolution algorithm, including two steps of initial matching and accurate matching. Firstly, the corresponding local coordinate system is set up on the surface of the theoretical workpiece and the actual surface respectively, and the initial matching is realized through the rough alignment of the local calibration system. In the exact match, the objective function based on the least square distance is established by the point set after the initial match, and the optimal solution which makes the target function minimum is searched by the adaptive differential evolution algorithm, and the best exact matching matrix is obtained. The final space transformation matrix can be obtained by the two steps above, and the structure of the machine tool can be combined with the structure of the machine tool. The adjustment amount of the corresponding machine tool is calculated, and the workpiece posture is adjusted by adjusting the machine tool to ensure the accurate location and allowance of the workpiece. The invention realizes the posture adjustment and precise positioning of the ISO five axis NC machine tool processing test piece, and verifies the validity of the method.
【技术实现步骤摘要】
一种基于测量点与自适应差分进化算法的工件姿态调整方法
本专利技术涉及数控加工
，具体为一种基于测量点与自适应差分进化算法的工件姿态调整方法。
技术介绍
工件精确定位与余量分布均化是保证加工精度的关键，通过实时调整工件姿态，使其与理论姿态保持一致是实现精确定位与余量均布的直接有效的方法。余量分布对保证加工精度至关重要，而工件姿态对余量分布影响显著。在机械加工中，由于多次装夹等原因，工件姿态容易发生变化，因此有必要寻找一种方法来保证工件姿态的准确性。关于匹配问题，Besl最先提出了迭代最近点(ICP)算法，该算法被广泛应用于点云配准，在特定的初始条件下能够较好地实现曲面匹配；在传统ICP算法基础上，研究者提出了新的匹配算法，Liu提出了一种新颖的自由曲面匹配算法，该方法通过基于共线性和接近性约束条件建立的传统ICP准则来直接处理可能的点匹配，而不需要任何特征提取、图像预处理或异常数据的运动估计；Du提出了一种基于期望最大化(EM)估计的有界尺度的概率迭代最近点算法，用于噪声点集的各向同性尺度配准；针对自由曲面及其他类型曲面的匹配问题，Zhang提出了一种点到最近...
【技术保护点】
1.一种基于测量点与自适应差分进化算法的工件姿态调整方法，其特征在于，包括：进行点集匹配：设工件特征面实际测量点集P＝{Pi|i＝1,2,…,n}，理论测量点集Q＝{Qi|i＝1,2,…,n}，则P到Q的匹配表示为：
【技术特征摘要】
1.一种基于测量点与自适应差分进化算法的工件姿态调整方法，其特征在于，包括：进行点集匹配：设工件特征面实际测量点集P＝{Pi|i＝1,2,…,n}，理论测量点集Q＝{Qi|i＝1,2,…,n}，则P到Q的匹配表示为：式中，R为空间旋转变换矩阵，α、β、γ分别表示实际测量点相对于XYZ轴的旋转角度；T为平移变换矩阵，tx、ty、tz分别表示实际测量点相对于XYZ轴的平移量；匹配流程如下：Step1：获取测量点集Q和P；Step2：在理论曲面与对应的实际曲面上分别选取3个对应的参考点，建立理论与实际局部坐标系；Step3：初始匹配：通过局部坐标系的对齐实现初始匹配，并计算获取初始匹配矩阵R0和T0；Step4：点集变换：利用下式对实际点集P进行变换，获得新的实际点集P'；P′＝PR0+T0(2)Step5：精确匹配：采用SADE算法搜索最佳精确匹配矩阵R1和T1；Step6：按以下公式计算最终的变换矩阵R和T；Step7：计算机床调整参数并对机床进行调整；Step8：重新测量并获取新的点集P”，计算点集P”与理论点集Q之间的平均距离dist_ad，并与工件加工面容差ε进行比较，如果dist_ad≤|ε|，结束流程，否则令P'＝P”，转至Step5重新计算。2.根据权利要求1所述的基于测量点与自适应差分进化算法的工件姿态调整方法，其特征在于，所述局部坐标系建立的方法为：在理论曲面上选取不共线的Q0，Q1，Q2作为参考点，在实际曲面选取不共线的P0，P1，P2作为参考点；根据上述参考点确定各局部坐标系XYZ轴单位方向矢量，据此建立局部坐标系，具体如下：设ia，ja，ka为实际局部坐标系XYZ轴单位方向矢量，P0为原点；it，jt，kt为理论局部坐标系XYZ轴单位方向矢量，Q0为原点；则有：根据公式(4)、(5)求得坐标系各轴的单位方向矢量，建立实际局部坐标系P0-XaYaZa和理论局部坐标系Q0-XtYtZt。3.根据权利要求2所述的基于测量点与自适应差分进化算法的工件姿态调整方法，其特征在于，所述初始匹配矩阵的求解方法包括：初始匹配通过局部坐标系P0-XaYaZa与Q0-XtYtZt的对齐实现，两坐标系与初始匹配矩阵之间存在以下关系：式中R0为初始匹配矩阵，其形式如下：根据R0，实际曲面与理论曲面之间的方向误差，即实际测量点相对于理论坐标轴Xt,Yt和Zt的旋转角度α0,β0和γ0，如下式所...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁国富，江磊，李勇，马术文，黎荣，梁红琴，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51
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