容差化的数字化方法技术

本发明专利技术涉及一种数字化系统中收集位置数据的方法。所述数字化系统包括一个实体模型和一个具有探针探头的数字化头，所述探头为可沿所述实体模型表面上的曲线在三维空间内移动以收集所述位置数据的探头，所述方法包括如下步骤：在所述实体模型表面上的第一曲线的位置数据中收集（Ｂ４１）第一位置数据；在所述实体模型表面上的第二曲线的位置数据中收集（Ｂ４２）第二位置数据；计算（Ｂ５１）第一曲线和第二曲线之间的曲线距离，作为第一和第二位置数据的函数；如果不能满足与所述曲线距离相关的预定条件，则在第一曲线和第二曲线之间的第三曲线上的位置数据中收集（Ｂ５５）第三位置数据。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
数字化是一个从实体模型物的表面采集位置数据的过程，以便重构一个或多个模型物的副本。传统的数字化系统是一个数据收集设备，通过它来将实体模型表面的点收集起来。然后，该数据(“数字化的数据”)用于生产上述模型物的实体副本。这可以通过使用数字化的数据产生计算机数控(“CNC”)部分程序来实现，该程序可以在机床上执行。数字化处理的目的是有效捕捉足够的数据，以便正确地再生该模型物。传统的数字化系统可以由启动器(actuated machine)、控制器和探针构成，这些组件用于收集代表模型物表面上点的特征的数据。该机器还可以包括一个其上放置有一个模型物的平台和一个用于安装数据采集探针的头。当控制器产生控制信号并传给机器的启动器(例如，伺服电动机)时，探针和模型物之间就会发生相互运动。通过处理机器的致动器反馈的信息及数据采集探针输出的信号，控制器很好地配合探针和模型物之间的相互运动。比如，启动器的运动可以是垂直运动。本领域的技术人员将会明白，该系统可以实现多个或较少的可控制运动的轴。比如，由启动轴产生的反馈可以是编码器反馈的形式，该反馈表明从一个已知参考点的各个运动轴之间的相互位移。
技术实现思路
本专利技术涉及一种在模型物的表面上为数字化系统的探针进行选路的方法，以便复制所述模型物的一部分。当给定了容许偏差时，收集模型表面数据，以便所述模型和所述部分之间的几何差异对于所述模型表面上所有可触的点落在给定的容许偏差之内。附图说明本专利技术的上述和其他特征和目的以及实现它们的其他方式，将通过对下述结合附图的本专利技术的实施例的描述变得更加明显，而且本专利技术将变得易于理解，其中图1所示为传统的数字化系统的示范示意图。图2.1所示为传统的线条数字化方法的示范流程图。图2.2所示为传统的旋转数字化方法的示范流程图。图3所示为传统的线条数字化方法的示范结果。图4所示为详细描述本专利技术的的示范流程图。图5所示为详细描述本专利技术的容许偏差确定的数字化系统中采用的递归子程序的示范流程图。图6所示为本专利技术的的结果示范图。对应的参考字符表明几个图中对应的部分。虽然附图代表本专利技术的实施例，但附图并不是固定比例的，而是可以将某些特征夸大，以便更好地显示和解释本专利技术。这里列出的范例以几种形式显示了本专利技术的实施例，这些范例无论以任何形式变化都并不构成对本专利技术范围的限制。具体实施例方式下述实施例并非是本专利技术实施例的全部，或者说不把本专利技术限制在下述内容所公开的精确的形式中。相反，这些实施例是经过了筛选才进行描述的，使得本领域的其他技术人员可以利用他们的想法举一反三。本专利技术可以进一步参考相关附图和下述示范实施例的描述来理解，其中同样的元件使用相同的参考数字。传统的数字化系统通常包括一个平台，其上安装有沿XYZ笛卡儿坐标系的坐标轴相互运动的模型物，该坐标系位于该模型物和其上安装有探针的头之间。该探针是能够产生表明模型物表面的点的输出信号的精确传感器。一种简单的形式是，即接触式触发探针，输出信号为二进制形式(即，“ON”或“OFF”)。该接触式触发探针具有一个探头，该探头由一个一端粘附有球的细长杆组成。该接触式触发器探针连接于一个高度敏感的位移开关。因此，当探头的球与表面接触时，探针产生一个“ON”输出信号。当探针不再与表面接触时，就产生一个“OFF”输出信号。通过将接触式触发探针的输出信号与机器反馈相结合，控制器产生并存储代表模型物上的联合表面点的特征的坐标值。图1所示为传统的数字化系统的示范示意图。该数字化系统由一台计算机(或“控制模块”)控制，其监控探针输出信号和XYZ坐标轴的编码器的位置。此外，当控制模块计算并发送运动控制信号给XYZ坐标轴的电机，使得探针的探头可以根据路由算法沿模型表面移动时，接触位置被记录下来。之后，如果CNC程序通过将该位置数据传送给程序来形成，以使用与探针的探头相同的直径来运行CNC机器，由此得到与模型相似的一部分。数字化处理可以分成两部分数据采集(Data Gathering)和数字化逼近(Digitizing Approach)。数据采集详述了使用控制器在一个有限的区域内产生代表模型物表面的点，典型的有限的区域是在模型物的表面与一个平面相交的部分形成的曲线。该步骤中采集到的数据指的是通过数据集(Pass Data Set)，而且可以表示为数据(Pass Id)。Functiondata()是通过数据集，Pass Id是标识符，标识符指的是收集的数据(即，相交平面的定义)。选择一种合适的数据采集方法取决于很多因素，包括机器和探针。比如，美国专利6,052,628中描述的数据采集方法尤其适合于三轴接触式触发探针数字化系统使用。本领域的技术人员能够选择一种合适的数据采集方法。数字化逼近促使数据采集进行，以收集代表模型物特征的数据，即，数字化数据。该数字化逼近定义了一种用于确定数据采集的情况在什么地方进行的方法，以便收集足够的通过数据集来正确地再生模型物。一般的数字化逼近使用通过将模型物与一组相互平行的线和距离相等的虚平面相交得到的一组横截面。计算机控制探头的动作，以便探针可以依次沿每个虚平面模型物相交边界运动。沿每个相交边界，代表相交边界曲线的顺序排列的点被采集，以形成数字化数据。如果相交平面的法线方向垂直于Z轴，则该方法指的是线条数字化逼近。图2.1所示为采用线条数字化逼近的程序的示范流程图。另一方面，如果平面组的法线方向与Z轴的平行，则该方法指的是旋转数字化逼近。图2.2所示为采用XY平面内的平面部分的旋转数字化的程序的示范流程图，其中Z坐标为连续的z，且将收集的平面位置数据存储在data(z)中。流程图在B21指定了0到z，然后在B22执行探针环绕(z，data(z))。这对Z坐标等于z的XY平面内的模型截面的边界上的曲线进行数字化，并将收集的数据存储在data(z)中。在B23，z以连续的0.2增加。B24检查z是否大于1.0，然后是退出。如果z不大于1.0，则该过程继续进行B22，并重复该步骤，直到满足退出的条件，其中在B25退出。图2.1所示的示范流程图在y＝0.0、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0时的截面中将产生6条曲线。这6条曲线分别存储在data(0.0)、data(0.2)、data(0.4)、data(0.6)、data(0.8)和data(1.0)中。如果以1.0为半径的中心点在(0.0，1.0，0.0)的模型与先前例子的半球面相同，则图3所示为使用图2.1的流程图产生的6条曲线。描述顶部和侧面视图的图3代表数字化的现有技术。这些曲线的高度分别为0.000、0.8000、0.9165、0.9897和1.000。因此，6条曲线之间的距离是0.6325(data(0.0)和data(0.2)之间)、0.2828(data(0.2)和data(0.4)之间)、0.2315(data(0.4)和data(0.6)之间)、0.2098(data(0.6)和data(0.8)之间)以及0.2010(data(0.8)和data(1.0)之间)。该方法的缺点是尽管从上面看，即从上例中的data(1.0)到data(0.0)，顺序排列的通过数据集之间显现出具有相同的间隔，但等距离虚平面的使用导致通过数据集之间的间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字化系统中收集位置数据的方法，所述数字化系统包括一个实体模型和一个具有探针探头的数字化头，所述探头为可沿所述实体模型表面上的曲线在三维空间内移动以收集所述位置数据的探头，所述方法包括如下步骤：在所述实体模型表面上的第一曲线的位置数据中收集（Ｂ４１）第一位置数据；在所述实体模型表面上的第二曲线的位置数据中收集（Ｂ４２）第二位置数据；计算（Ｂ５１）第一曲线和第二曲线之间的曲线距离，作为第一和第二位置数据的函数；如果不能满足与所述曲线距离相关的预定条件，则在第一曲线和第二曲线之间的第三曲线上的位置数据中收集（Ｂ５５）第三位置数据。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：家伟洪，
申请(专利权)人：赫克公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]