一种蒙皮镜像铣切后下陷区在线测厚表面阶差评价方法技术

本发明专利技术公开了一种蒙皮镜像铣切后下陷区在线测厚表面阶差评价方法，首先读取有序空间点位坐标及对应厚度值数据，以厚度值的阈值条件筛选剔除噪点坐标及厚度数据，而后针对有效数据，依次计算各点切向夹角值。然后，以切向夹角值及不同点间坐标差值作为判定条件，将所有有序空间点标记成类型名称为水平线类、竖直线类、斜线类、圆角线类四类特征点。分别在四类特征范围内不同编号下的特征点间查找近邻点，满足近邻要求的特征点间厚度差的绝对值，作为各点的左阶差值或右阶差值。依次计算出有序空间点的左阶差值、右阶差值，各点阶差值等于左阶差值与右阶差值比较后的数值较大者。差值与右阶差值比较后的数值较大者。差值与右阶差值比较后的数值较大者。

【技术实现步骤摘要】
一种蒙皮镜像铣切后下陷区在线测厚表面阶差评价方法


[0001]本申请涉及飞机蒙皮镜像铣切
，具体是指飞机蒙皮镜像铣切在线检测蒙皮厚度之后的阶差评价方法。

技术介绍

[0002]镜像铣设备是双五轴加工中心系统，其主要结构为支撑头，铣削头和工件装夹装置，镜像铣支撑头和铣削头分布在蒙皮两侧，两者相对互指且指向重合，支撑头支撑蒙皮并可实时测厚及反馈控制机床动作，协同铣削头铣切蒙皮下陷、边缘轮廓或钻铣孔。镜像铣设备具有扫描蒙皮实际型面、依据实际型面自动修正程序及实时在线检测下陷区壁厚的功能。不同于化学铣切工艺的加工表面平整特性，镜像铣切加工表面存在肉眼可辨的阶差，航空制造领域对阶差有着严苛的定量控制要求，主要通过深度百分表或划痕仪测定阶差值，当前的镜像铣切加工表面阶差检测技术存在如下几个方面的问题：
[0003](1)检测周期长，操作人员使用深度百分表或划痕仪测量阶差值时，需要凭操作经验挑选待测点，而后对选定的数量庞大的待测点，逐点调整量具进行测量，而后读取并记录测量值，通常2人检测单张6米长的布满下陷区的蒙皮时，仅检测下陷区阶差的时间即需要2个工作日，而后需要继续花费时间整理及分析阶差数据，当前阶差检测的效率低下影响产品交付进度及镜像铣设备连续生产。
[0004](2)检测成本高，阶差的检测不仅需配用深度百分表或划痕仪等仪器量具，还需要专业的检验人员花费大量的检测时间，并且造成机床停机等待损失，无论是仪器、量具购置费用，机床停机的折旧费用，还是检验人员的人工成本，都是一笔相当可观的成本支出。
[0005](3)改进空间小，由于镜像铣切后的蒙皮每件都需检测阶差，使用深度百分表或划痕仪测量逐点提取数据的检测方式不能批量化改进及自动化改进，无改进空间，一般仅适用于单件小批零件生产。
[0006]当前镜像铣切加工表面的阶差检测仅能通过离线逐点检测的方式进行检测，未能实现在线自动化检测的原因，主要由于当前阶段未构建出镜像铣切加工表面的在线检测阶差计算方法。为解决该问题，基于镜像铣切在线实时检测厚度技术，专利技术一种蒙皮镜像铣切后下陷区表面阶差检测评价方法。

技术实现思路

[0007]一种蒙皮镜像铣切后下陷区在线测厚表面阶差评价方法，其特征在于包含以下步骤：
[0008]步骤1使用镜像铣设备开启铣切功能或启用测厚功能，调用铣切程序在线测量蒙皮下陷区厚度，获得包含下陷区内刀路轨迹对应的有序空间点位坐标及该点对应下陷厚度值的文档，有序点云集表示为Cloud＝{P
i
(X
i
,Y
i
,Z
i
,A
i
,C
i
,Thick_Value
i
)，i＝1，2，
…
，N}，N为有序点云集包含点的个数，P
i
为有序空间点编号，X
i
,Y
i
,Z
i
,A
i
,C
i
为有序空间点在蒙皮加工坐标下的X向、Y向、Z向、机床摆角A、机床摆角C的值，Thick_Value
i
为下陷区厚度值；
[0009]步骤2预定义一个数组data，包含有序点云集Cloud，以及每个有序空间点位预留变量切向夹角值Orientation、左阶差Left_Mismatch、右阶差Right_Mismatch并预定义阶差存储空间Mismatch变量；
[0010]步骤3预定义水平线类、竖直线类、斜线类以及圆角线类四种类型特征，并分别按照每种类型对应的特征编号及点位序号建立水平线类、竖直线类、斜线类以及圆角线类的二维数组，每个二维数组单元内存放data数组中符合特征编号及对应点位序号的有序空间点的地址，同时每种类分别独立定义存放data数组地址和取出data数组地址的函数，以及相应存放和取出阶差值的函数,斜线类单独定义特征值变量一维数组Edata表征斜率；
[0011]步骤4打开有序点云集Cloud文档，建立一个临时点P
t
(X
t
,Y
t
,Z
t
,A
t
,C
t
,Thick_Value
t
)，逐一读取{P
i
(X
i
,Y
i
,Z
i
,A
i
,C
i
,Thick_Value
i
)，i＝1，2，
…
，N}，并赋值临时点P
t
(X
t
,Y
t
,Z
t
,A
t
,C
t
,Thick_Value
t
)，随即判断当前点位厚度值Thick_Value
t
能否置于阈值条件(δ
‑
ε
t
，δ+ε
t
)区间，不满足时忽略该点，进行下一点的赋值和判断操作，满足要求时，将当前P
t
(X
t
,Y
t
,Z
t
,A
t
,C
t
,Thick_Value
t
)存储至data数组，其中δ为蒙皮下陷区理论厚度值，ε
t
为判定厚度值符合条件与否的厚度增量值，其取值要求见附表；
[0012]步骤5在data数组点数为M且M＜N，依次计算data数组内存储点{P
i
(X
i
,Y
i
,Z
i
,A
i
,C
i
,Thick_Value
i
)，i＝2，3，
…
，M
‑
1}切向夹角值，即P
i
的上一点指向该点的向量与P
i
指向下一点的向量间夹角的反余弦值，并将计算结果存入data数组对应点切向夹角值Orientation内，最后将P2切向夹角值Orientation赋值至P1，将P
M
‑1点切向夹角值Orientition赋值至P
M
。
[0013]步骤6从data数组第1点至第M点，逐一判断每个点的切向夹角值Orientation是否小于等于阈值ε
θ
，ε
θ
为切向夹角值Orientation的变化增量值，ε
θ
取值介于0.2
°
至11.4
°
之间，详见附表，当Orientation≤ε
θ
时继续比较下一点，当Orientation＞ε
θ
时，停止比较，将出现了Orientation＞ε
θ
时的第M
t
点用作data数组元素本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蒙皮镜像铣切后下陷区在线测厚表面阶差评价方法，其特征在于包含以下步骤：步骤1使用镜像铣设备开启铣切功能或启用测厚功能，调用铣切程序在线测量蒙皮下陷区厚度，获得包含下陷区内刀路轨迹对应的有序空间点位坐标及该点对应下陷厚度值的文档，有序点云集表示为Cloud＝{P
i
(X
i
,Y
i
,Z
i
,A
i
,C
i
,Thick_Value
i
)，i＝1，2，
…
，N}，N为有序点云集包含点的个数，P
i
为有序空间点编号，X
i
,Y
i
,Z
i
,A
i
,C
i
为有序空间点在蒙皮加工坐标下的X向、Y向、Z向、机床摆角A、机床摆角C的值，Thick_Value
i
为下陷区厚度值；步骤2预定义一个数组data，包含有序点云集Cloud，以及每个有序空间点位预留变量切向夹角值Orientation、左阶差Left_Mismatch、右阶差Right_Mismatch并预定义阶差存储空间Mismatch变量；步骤3预定义水平线类、竖直线类、斜线类以及圆角线类四种类型特征，并分别按照每种类型对应的特征编号及点位序号建立水平线类、竖直线类、斜线类以及圆角线类的二维数组，每个二维数组单元内存放data数组中符合特征编号及对应点位序号的有序空间点的地址，同时每种类分别独立定义存放data数组地址和取出data数组地址的函数，以及相应存放和取出阶差值的函数,斜线类单独定义特征值变量一维数组Edata表征斜率；步骤4打开有序点云集Cloud文档，建立一个临时点P
t
(X
t
,Y
t
,Z
t
,A
t
,C
t
,Thick_Value
t
)，逐一读取{P
i
(X
i
,Y
i
,Z
i
,A
i
,C
i
,Thick_Value
i
)，i＝1，2，
…
，N}，并赋值临时点P
t
(X
t
,Y
t
,Z
t
,A
t
,C
t
,Thick_Value
t
)，随即判断当前点位厚度值Thick_Value
t
能否置于阈值条件(δ
‑
ε
t
，δ+ε
t
)区间，不满足时忽略该点，进行下一点的赋值和判断操作，满足要求时，将当前P
t
(X
t
,Y
t
,Z
t
,A
t
,C
t
,Thick_Value
t
)存储至data数组，其中δ为蒙皮下陷区理论厚度值，ε
t
为判定厚度值符合条件与否的厚度增量值；步骤5在data数组点数为M且M＜N，依次计算data数组内存储点{P
i
(X
i
,Y
i
,Z
i
,A
i
,C
i
,Thick_Value
i
)，i＝2，3，
…
，M
‑
1}切向夹角值，即P
i
的上一点指向该点的向量与P
i
指向下一点的向量间夹角的反余弦值，并将计算结果存入data数组对应点切向夹角值Orientation内，最后将P2切向夹角值Orientation赋值至P1，将P
M
‑1点切向夹角值Orientition赋值至P
M
；步骤6从data数组第1点至第M点，逐一判断每个点的切向夹角值Orientation是否小于等于阈值ε
θ
，ε
θ
为切向夹角值Orientation的变化增量值，ε
θ
取值介于0.2
°
至11.4
°
之间，详见附表，当Orientation≤ε
θ
时继续比较下一点，当Orientation＞ε
θ
时，停止比较，将出现了Orientation＞ε
θ
时的第M
t
点用作data数组元素特征判别起点，第M
t
点前的点1至M
t
‑
1点为轨迹重复点；步骤7从data数组第M
t
点至第M
‑
1点，逐一判断每个点的切向夹角值，以切向夹角值及不同点间坐标值X值和Y值差值作为判定条件，其中切向夹角值Orientation变化值ε
θ
为第一夹角判定增量值，ε
θ
取值介于0.2
°
至11.4
°
之间，详见附表，ε
θ2
为第二夹角判定增量值，ε
θ2
取值介于25
°
至50
°
之间，ε为X，Y向的坐标增量值，ε取值介于0.03至0.2之间，将所有有序空间点识别标记成类型名称为水平线、竖直线、斜线、圆角线四类元素特征点，操作结束后，水平线类、竖直线类、斜线类以及圆角线类对应的各二维数组内存放多条不连续由特征点构成的水平线段、竖直线段、斜线段以及圆角线段，组成单条线段的特征点空间坐标值、编号均连续，四类线段中每一条线段为该类线段的线元素；步骤8在斜线类中计算每条斜线的斜率K
i
＝|Y
i1
‑
Y
i2
|/|X i1
‑
X i2
|，i＝1，2，3，
…
，L,并
将其存入一维数组Edata，其中L为斜线的线元素的个数，Y
i1
，Y
i2
，X i1
，X i2
分别为第i条线元素的第1个、第2个特征点的Y向坐标和X向坐标，统计数组Edata内K值不相同数值的个数M
k
，M
k
为1时，无需再次分类，M
k
不为1时，根据K值对斜线类的线元素再次细化分类，完成分类操作后，新生成的M
k
个特征值不同的斜线类别二维数组内各自存放的均是斜率相同的斜线类别的线元素；步骤9分别使用四类特征定义的阶差计算函数，计算不同类型特征点的左阶差值及右阶差值，通过当前点指向下一点构成向量，或上一点指向当前点构成向量，与当前点指向欧式距离最小的一个近邻点构成向量的叉积与Z轴点积，如果结果为正值时，该近邻点位于当前线元素的左侧，即当前点与该近邻点厚度差值的绝对值作为当前点的左阶差值；如果结果为负值时，该近邻点位于当前线元素的右侧，即当前点与该近邻点厚度差值的绝对值作为当前点的右阶差值，左、右阶差值初始化值均为
‑
1，不同类型特征的阶差计算函数定义方法不同，得到不同的特征点左、右阶差值；步骤10所有点的阶差值等于其左阶差值与右阶差值比较后的数值较...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新磊，韩艳彬，赵刚，张骞文，段雪锋，
申请(专利权)人：中航西安飞机工业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：