一种可重构离散模曲面成形钉模位置的自校验方法技术

本发明专利技术公开了一种可重构离散模曲面成形钉模位置的自校验方法，首先通过选取适当的转换基准点建立制造坐标系，并获得设计坐标系与制造坐标系之间的空间变换关系；基于各钉模在制造坐标系下基准平面面内的位置，在综合考虑垫板厚度与钉模顶部端面实际接触点的基础上计算得到钉模顶部端面成形接触点法向曲率中心点；然后利用空间变换关系，通过建立设计坐标系和制造坐标系下对应点的二元非线性方程组，逆向求解曲面点的坐标；再通过所得到的曲面点坐标正向计算得到对应的钉模位置。上述方法适用于待成形曲面具有解析表达式或可以给出表面法向的各种自由曲面离散模成形钉模位置计算，具有自校验性、适用性广泛、实用性强、计算精度高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种可重构离散模曲面成形钉模位置的自校验方法
本专利技术涉及可重构离散模
，尤其涉及一种可重构离散模曲面成形钉模位置的自校验方法。
技术介绍
采用可重构离散模成形大型曲面件，如飞机机身面板、机翼皮、汽车和船舶部件，高精度反射面天线等，能有效降低模具成本，减少交货周期，对于小批量工件生产和试制尤其如此，如图1所示为现有技术中典型可重构离散模结构图，典型的可重构离散模一般包括基准底座、离散钉模(阵列)、垫板等部分，通过钉模顶部端面(通常为球面)形成的包络面作为近似传统实体模具型面进而实现柔性可重构的目的，其中成形精度的决定性因素是钉模的位置精度。实际生产过程中钉模位置的计算应该考虑下述三个问题：1)钉模阵列在基准底座面内的位置已知，而钉模的离面高度(以下称钉高)则需通过矩阵转换计算得到；2)为避免局部凹坑等缺陷，一般在钉模与待成形部件之间增加垫板层，实际的成形过程是待成形件部件与垫板贴合，故钉高的计算必须考虑垫板的厚度因素；3)垫板与钉模顶部端面接触，接触点一般不是顶部端面的最高点，因此要找出垫板与钉模顶部端面的实际接触点进而得到准确本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可重构离散模曲面成形钉模位置的自校验方法，其特征在于，所述方法包括：/n步骤1、首先通过选取适当的转换基准点建立制造坐标系，并获得设计坐标系与制造坐标系之间的空间变换关系；/n步骤2、基于各钉模在制造坐标系下基准平面面内的位置，在综合考虑垫板厚度与钉模顶部端面实际接触点的基础上计算得到钉模顶部端面成形接触点法向曲率中心点；/n步骤3、然后利用步骤1的空间变换关系，通过建立设计坐标系和制造坐标系下对应点的二元非线性方程组，逆向求解曲面点的坐标；/n步骤4、再通过所得到的曲面点坐标正向计算得到对应的钉模位置，并完成钉高位置的计算。/n

【技术特征摘要】
1.一种可重构离散模曲面成形钉模位置的自校验方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1、首先通过选取适当的转换基准点建立制造坐标系，并获得设计坐标系与制造坐标系之间的空间变换关系；
步骤2、基于各钉模在制造坐标系下基准平面面内的位置，在综合考虑垫板厚度与钉模顶部端面实际接触点的基础上计算得到钉模顶部端面成形接触点法向曲率中心点；
步骤3、然后利用步骤1的空间变换关系，通过建立设计坐标系和制造坐标系下对应点的二元非线性方程组，逆向求解曲面点的坐标；
步骤4、再通过所得到的曲面点坐标正向计算得到对应的钉模位置，并完成钉高位置的计算。


2.根据权利要求1所述可重构离散模曲面成形钉模位置的自校验方法，其特征在于，所述步骤1的过程具体为：
将直角坐标系O-XYZ作为设计坐标系，待成形部件C为所述设计坐标系中曲面f(x,y,z)＝0的其中一部分，在曲面f上选取4个点P{p1,p2,p3,p4}作为转换基准点；其中，要求所选取的转换基准点的连线在XOY面的投影区域为矩形，其包围区域至少覆盖待成形部件C的区域；
基于所选择的四个转换基准点在基准平面J内的任一点为原点O1，以投影矩形的一条边为X1轴、另一条为Y1轴建立制造坐标系O1-X1Y1Z1，则得到四个转换基准点在制造坐标系下的X1与Y1轴上的坐标值，同时引入一个基准高度h，h≥0，进而得到四个转换基准点在制造坐标系下的坐标值，表示为P′{p′1,p′2,p′3,p′4}；
然后根据四个转换基准点在不同坐标系下的坐标值P和P′,通过奇异值分解法计算得到设计坐标系O与制造坐标系O1之间的空间变换关系，表示为：
P′＝P*R+T
其中R为3×3旋转矩阵，有：



且RT×R＝I，I为单位矩阵；r11,r21,r31为一组标准正交基，同理r12,r22,r32，r13,r23,r33；
T为1×3平移矩阵，有：
T＝[t1t2t3]′，其中t1,t2,t3为平移因子。


3.根据权利要求1所述可重构离...

【专利技术属性】
技术研发人员：周国锋，吴金佳，陈亚，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：北京;11