一种面向自由曲面零件的加工余量离线分析方法技术

本发明专利技术涉及一种面向自由曲面零件的加工余量离线分析方法，是为了解决现有的配准方法精度较低的缺点而提出的，包括：获取能够使得毛坯的质心和设计模型的质心平移至重合的平移向量；将毛坯和设计模型的所有表面法线分别映射至扩展高斯图像球面上，获取能够使毛坯的扩展高斯图像和设计模型的扩展高斯图像达到预设的相关性条件的三维姿态角组合；确定能够使毛坯和设计模型满足全包络条件、基准对齐条件以及余量均匀条件的旋转矩阵和平移量。本发明专利技术适用于曲面零件加工过程中的配准方法。

【技术实现步骤摘要】
一种面向自由曲面零件的加工余量离线分析方法
本专利技术涉及计算机图形学以及机械加工
，具体涉及一种面向自由曲面零件的加工余量离线分析方法。
技术介绍
对于加工精度要求较高的薄壁叶片类曲面零件常采用熔模铸造技术制造毛坯，再通过打磨完成最后的去余量和表面抛光的工序，但铸造的一致性程度产生了加工余量不一致的现象，从而对后续加工的自动化程度产生严重影响，而手工操作又对操作者的技术有较高要求；此外，传统的手工打磨环境恶劣，粉尘对操作者健康造成极大影响，所以复杂曲面数字化加工具有重要意义。为实现自由曲面零件的数字化加工，通过三维扫描技术获取零件点云数据，与理想几何要素进行匹配比较，依照特定的加工余量分析方法，得到期望的加工信息。薄壁叶片类零件由多幅曲面构成，对于特定放样曲面采用卡板和塞尺的方式进行质量检测，曲面与卡板缝隙不能超过1mm。在毛坯制造过程中，辅助基准通过铸造成型，表面质量差，在机床上利用该基准找正困难，特别是大型零件误差更大。目前叶片找正已开始采用叶片毛坯型面三维测量技术与基于检测数据的加工余量分析技术结合的先进方法。传统的配准方法是通过手动选择对应点进行粗匹配，然后利用最近点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向自由曲面零件的加工余量离线分析方法，其特征在于，包括：步骤一、获取能够使得毛坯的质心和设计模型的质心平移至重合的粗配准平移向量；步骤二、将毛坯和设计模型的所有表面法线分别映射至扩展高斯图像球面上，获取能够使毛坯的扩展高斯图像和设计模型的扩展高斯图像达到预设的相关性条件的粗配准三维姿态角；步骤三、确定能够使毛坯和设计模型满足全包络条件、基准对齐条件以及余量均匀条件的精配准三维旋转角和精配准平移量；其中全包络条件定义为设计模型的点云位于毛坯点云内部的几率；基准对齐条件定义为毛坯与设计模型的基准面夹角的弧度；余量均匀条件定义为毛坯点云中的所有点和设计模型中与其对应的点的距离方差。

【技术特征摘要】
1.一种面向自由曲面零件的加工余量离线分析方法，其特征在于，包括：步骤一、获取能够使得毛坯的质心和设计模型的质心平移至重合的粗配准平移向量；步骤二、将毛坯和设计模型的所有表面法线分别映射至扩展高斯图像球面上，获取能够使毛坯的扩展高斯图像和设计模型的扩展高斯图像达到预设的相关性条件的粗配准三维姿态角；步骤三、确定能够使毛坯和设计模型满足全包络条件、基准对齐条件以及余量均匀条件的精配准三维旋转角和精配准平移量；其中全包络条件定义为设计模型的点云位于毛坯点云内部的几率；基准对齐条件定义为毛坯与设计模型的基准面夹角的弧度；余量均匀条件定义为毛坯点云中的所有点和设计模型中与其对应的点的距离方差。2.根据权利要求1所述的面向自由曲面零件的加工余量离线分析方法，其特征在于，步骤一包括：对毛坯进行扫描和三维重建，并经过滤波以移除离群点，得到毛坯点云；对设计模型进行点云采样，获得与毛坯点云相同体量的模型点云；将毛坯点云和模型点云中的每个点视为质点，计算毛坯点云和模型点云的质心空间位置，将毛坯点云和质心和模型点云的质心做差，以获取能够使得毛坯的质心和设计模型的质心平移至重合的粗配准平移向量。3.根据权利要求1或2所述的面向自由曲面零件的加工余量离线分析方法，其特征在于，步骤二具体为：分别计算毛坯和设计模型的所有表面法线；生成扩展高斯图像球面；将毛坯和设计模型的所有表面法线映射到扩展高斯图像球面上，毛坯和设计模型在扩展高斯图像球面的每个面上含有的法线数量分别代表毛坯的特征强度和设计模型的特征强度，计算毛坯的特征强度与设计模型的特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜志江，高永卓，董为，徐威，李明洋，王勇智，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23