一种回转特征在机测量路径自适应优化方法技术

本发明专利技术涉及在机测量路径规划领域，提出了一种回转特征在机测量路径自适应优化方法。本发明专利技术根据工件的回转特征以及规划测量点目标截面的几何参数、测量点个数及测量安全策略等参数对测量路径进行自适应优化，并且在相邻单测量点所对应的测量安全点之间设置自适应圆弧进行过渡，从而避免测针在移动过程中与回转特征发生干涉，造成对测针的破坏；同时，设定自适应圆弧进行过渡，能够避免通过增加测量点个数或者增大测针球的移动距离来解决测针移动过程中与工件发生干涉的问题，通过自适应圆弧过渡对测量路径进行优化，能够有效缩短整个测量路径的长度，提高在机测量的执行效率，从而降低机床的使用成本。降低机床的使用成本。降低机床的使用成本。

【技术实现步骤摘要】
一种回转特征在机测量路径自适应优化方法


[0001]本专利技术涉及在机测量路径规划领域，尤其是指一种回转特征在机测量路径自适应优化方法。

技术介绍

[0002]随着在机测量技术的蓬勃发展，该技术正被越来越多地应用于机加工零件缺陷检测以及自适应补偿加工上。对工件进行在机测量的一个关键步骤就是对工件上的目标特征进行在机测量路径规划，而在机测量路径的优良与否关系到在机测量执行过程的效率、精度以及测量结果的可信度。圆、圆柱、圆锥、球、3D圆环等回转特征作为加工零件中最为常见的一类典型几何特征，其在机检测结果大大影响着其关联零件合格与否的判定。因此，提供一种针对回转特征的在机测量路径优化方法是整个在机测量
的迫切需求。
[0003]但目前对回转特征的在机测量路径规划时，仅通过单层或多层截面圆等弧长离散布点的方式生成测量点，再结合安全策略等相关参数自动化生成测量路径，对相邻的两个测量点之间通过直线进行连接，对于测量路径不作优化，也不通过调整测量点的测量路径连接顺序实现简单优化；针对回转特征所处工件位置比较特殊，并且两个相邻测量点相距较远的情况下，仅通过直线连接相邻的测量点，极易导致在测量过程中发生干涉问题，对测针造成破坏；同时为避免这种干涉造成的破坏，通常采用增加测量点个数或者增大测量过程中测针移动的安全距离来避免测针与工件发生干涉，但该种方法导致测量路径冗长，机床使用成本增加。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中对工件的回转特征在机测量路径生成上，仅通过将相邻两个测量点的测量路径经安全点直线连接，造成测量过程中出现测针与待测工件发生干涉的问题，以及在避免干涉问题上对测量路径不作优化导致测量路径过于冗长，检测效率低下，机床使用成本较高。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种回转特征在机测量路径自适应优化方法，包括：
[0006]步骤1：设定每个目标截面上的测量点个数；获取待测工件的回转特征以及工件中需要进行测量的目标截面的几何参数；
[0007]步骤2：根据待测工件的回转特征以及二维平面的法向量，确定第一旋转变换矩阵和第二旋转变换矩阵；将每个目标截面通过第一旋转变换矩阵，定位到XOY的二维平面上，使所述目标截面成为分布在二维平面上的目标截面圆，根据三维坐标系下目标截面的几何参数，得到二维平面上目标截面圆的几何参数；根据各个目标截面中测量点的个数，得到各个目标截面圆所对应的测量点集；
[0008]步骤3：设定测量安全策略参数，所述安全策略参数包括测量过程中使用的测针球半径以及目标截面圆上每个测量点的安全距离；
[0009]步骤4：根据测量点集中每个测量点的坐标，确定测针球对该测量点进行检测时测针移动方向的回退向量，结合每个测量点的坐标、测针移动方向的回退向量以及测针球的半径，确定对每个测量点进行测量时，测针球的测量目标点；根据设定的每个测量点的安全距离，确定每个测量点对应的测量安全点的坐标；
[0010]步骤5：重复步骤4，直至所有目标截面圆处理完毕，得到每个目标截面圆上测针球的测量目标点以及测量安全点；
[0011]步骤6：为确保测针球在向下一个测量点对应的测量安全点移动过程中，不与回转特征发生干涉，按照测针球移动的方向，在当前测量安全点与下一测量安全点之间设置圆弧过渡点，测针球向圆弧过渡点移动的角度即为测针球每次移动能跨过的最大圆心角；确定测针球每次移动过程中能跨过的最大圆心角，即圆弧离散步长；
[0012]步骤7：根据测针球在移动过程中能跨过的最大圆心角，以及当前测量点与下一测量点分别与目标截面圆圆心相连形成的夹角，判断出当前测量安全点与下一测量安全点之间的圆弧过渡点个数及每个圆弧过渡点坐标，得到相应的圆弧过渡点集；
[0013]步骤8：重复步骤6、7，直至除最后一个目标截面圆测量点外，所有的目标截面圆上的测量安全点与下一测量安全点之间都有应的圆弧过渡点；
[0014]步骤9：将每个目标截面圆上的所有测针球的测量目标点、测量安全点以及圆弧过渡点，即测量路径点，通过第二旋转变换矩阵，得到原始三维坐标系下的测量路径点；在每个目标截面上，按照测量安全点
‑
测量目标点
‑
测量安全点
‑
过渡点的顺序进行连接，得到每个目标截面上的测针的测量路径；除末层目标截面外，将其余每个目标截面中末尾的测量路径点与下一目标截面中初始的测量路径点相连，得到所有目标截面上测针的无干涉测量路径。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，所述步骤1中，测量点的个数为n，回转特征为轴向向量V(i,j,k)；目标截面的圆心坐标为O0(x,y,z)，半径为R，每个目标截面中。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，所述步骤2中，轴向向量到二维平面的法向量OZ(0,0,1)的第一旋转变换矩阵M1为：
[0017][0018]所述步骤9中，第二旋转变换矩阵M2为：
[0019][0020]其中，β为轴向向量V和向量OZ之间的夹角；
[0021]变换到二维平面后，目标截面圆的圆心坐标为O(x,y)，半径为R，圆弧参数曲线为C；所述目标截面圆所对应的测量点集Ωc{p
i
(x
ci
,y
ci
)|i＝1,2...n}，n个测量点分布在圆弧曲线C上。
[0022]在本专利技术的一个实施例中，所述测针球半径为r，每个测量点的安全距离为Ωd＝{d1,d2...,n}。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，所述步骤4中，构造由目标截面圆圆心O(x,y)指向测量点p
i
(x
ci
,y
ci
)的测针回退向量N
i
(i,j)＝(x
ci
‑
x,y
ci
‑
y)，根据回转特征的内外属性，为外圆时，测针回退向量为N
i
，为内圆时，测针回退向量N
i
(i,j)＝
‑
N
i
(i,j)。
[0024]在本专利技术的一个实施例中，所述步骤4中，根据测针球半径r，确定测针球的测量目标点P
ci
为P
ci
＝P
i
+r
×
N
i
；根据测量点P
i
的安全距离，确定测量点P
i
对应的测量安全点P
di
为P
di
＝P
ci
+d
×
N
i
。
[0025]在本专利技术的一个实施例中，所述步骤6中，为确保测针球移动过程中不与回转特征发生干涉，设定测针球沿回退向量N
i
的方向回退安全距离d
i
，且该安全距离d
i
满足
[0026]其中，α为不发生干涉的条件下测针球每次移动能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种回转特征在机测量路径自适应优化方法，其特征在于，包括：步骤1：设定每个目标截面上的测量点个数；获取待测工件的回转特征以及工件中需要进行测量的目标截面的几何参数；步骤2：根据待测工件的回转特征以及二维平面的法向量，确定第一旋转变换矩阵和第二旋转变换矩阵；将每个目标截面通过第一旋转变换矩阵，定位到XOY的二维平面上，使所述目标截面成为分布在二维平面上的目标截面圆，根据三维坐标系下目标截面的几何参数，得到二维平面上目标截面圆的几何参数；根据各个目标截面中测量点的个数，得到各个目标截面圆所对应的测量点集；步骤3：设定测量安全策略参数，所述安全策略参数包括测量过程中使用的测针球半径以及目标截面圆上每个测量点的安全距离；步骤4：根据测量点集中每个测量点的坐标，确定测针球对该测量点进行检测时测针移动方向的回退向量，结合每个测量点的坐标、测针移动方向的回退向量以及测针球的半径，确定对每个测量点进行测量时，测针球的测量目标点；根据设定的每个测量点的安全距离，确定每个测量点对应的测量安全点的坐标；步骤5：重复步骤4，直至所有目标截面圆处理完毕，得到每个目标截面圆上测针球的测量目标点以及测量安全点；步骤6：为确保测针球在向下一个测量点对应的测量安全点移动过程中，不与回转特征发生干涉，按照测针球移动的方向，在当前测量安全点与下一测量安全点之间设置圆弧过渡点，测针球向圆弧过渡点移动的角度即为测针球每次移动能跨过的最大圆心角；确定测针球每次移动过程中能跨过的最大圆心角，即圆弧离散步长；步骤7：根据测针球在移动过程中能跨过的最大圆心角，以及当前测量点与下一测量点分别与目标截面圆圆心相连形成的夹角，判断出当前测量安全点与下一测量安全点之间的圆弧过渡点个数及每个圆弧过渡点坐标，得到相应的圆弧过渡点集；步骤8：重复步骤6、7，直至除最后一个目标截面圆测量点外，所有的目标截面圆上的测量安全点与下一测量安全点之间都有应的圆弧过渡点；步骤9：将每个目标截面圆上的所有测针球的测量目标点、测量安全点以及圆弧过渡点，即测量路径点，通过第二旋转变换矩阵，得到原始三维坐标系下的测量路径点；在每个目标截面上，按照测量安全点
‑
测量目标点
‑
测量安全点
‑
过渡点的顺序进行连接，得到每个目标截面上的测针的测量路径；除末层目标截面外，将其余每个目标截面中末尾的测量路径点与下一目标截面中初始的测量路径点相连，得到所有目标截面上测针的无干涉测量路径。2.根据权利要求1所述的一种回转特征在机测量路径自适应优化方法，其特征在于：所述步骤1中，回转特征为轴向向量V(i,j,k)；目标截面的圆心坐标为O0(x,y,z)，半径为R，每个目标截面中，测量点的个数为n。3.根据权利要求2所述的一种回转特征在机测量路径自适应优化方法，其特征在于：所述步骤2中，轴向向量到二维平面的法向量OZ(0,0,1)的第一旋转变换矩阵M1为：
所述步骤9中，第二旋转变换矩阵M2为：其中，β为轴向向量V和向量OZ之间的夹角；变换到二维平面后，目标截面圆的圆心坐标为O(x,y)，半径为R，圆弧参数曲线为C；所述目标截面圆所对应的测量点集Ωc{p
i
(x
ci
,y
ci
)|i＝1,2...n}，n个测量点分布在圆弧曲线C上。4.根据权利要求3所述的一种回转特征在机测量路径自适应优化方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏锡光，王澳林，李轶，
申请(专利权)人：苏州千机智能软件有限公司，
类型：发明
国别省市：