CN103900510A - 三坐标测量机检测路径建模方法 - Google Patents

Abstract

为解决现有技术三坐标测量机检测路径建模方法存在的工作量较大、建模效率较低等问题，本发明提出一种三坐标测量机检测路径建模方法，将每一个测量单元ME中存在的关键状态点CP依据测量开始到结束顺序分别定义为初始点、摆角设置点、避障点、安全平面点、进给点、测量点、回退点和回退安全平面点；采用摆角相异规则、距离超越规则和法矢夹角规则对各个ME中的CP进行删除或保留操作；对于其他无法用上述规则进行判定的CP，通过后续的直观测量仿真以及交互调整方法进行确定。本发明的有益技术效果是提供了一种关键状态点取舍方法，在保证测量的安全性、可靠性和完整性的同时，降低了建模工作量，提高了建模效率。

Description

三坐标测量机检测路径建模方法

技术领域

本发明涉及到一种三坐标测量机检测路径建模技术，特别涉及到一种三坐标测量机检测路径建模方法。

背景技术

三坐标测量机通常用于对异形零部件表面尺寸和形状的检测，在检测前通常需要对检测头的检测路径建立模型，使之能够有效、全面和可靠的进行监测，保证检测不留死角，检测的数据准确、可靠，且不发生干涉或冲突。检测路径的定义和数据形式是三坐标测量机检测路径规划、虚拟测量仿真以及后续测量机自动编程的基础，合理的检测路径模型能准确且有效的描述测量机实际的测量过程，由此生成的测量机自动测量程序可以保证测量的安全性、可靠性和完整性。在采用三坐标测量机对零部件进行测量的过程中，需要事先在被检测的零部件上布置好的一系列测量点，每个测量点的测量过程可以看成是一个独立的部分，通常称为一个测量单元ME（Measure Element）。在一个测量单元的测量过程中，为了保证实现有效测量的目的，测量机测头将按测量的先后顺序依次经过了一系列关键位置，这些关键位置通常称为关键状态点CP（Critical Point）。而测量机测头经过各个CP的路线通常称为检测路径，设计或定义测量机测头在各个测量单元ME对各个关键状态点CP的检测路径即为测量机检测路径建模。在实际检测过程中，为了优化检测路径，减少不必要的测量线路，测量单元中的某些关键状态点CP可以根据具体情况进行删减，以避免测量机不必要的移动并提高检测效率。现有技术采用干涉检查等方法来确定关键状态点CP的取舍，在零部件表面形状较复杂的情况下，CP的数量急剧增加，使得在确定CP的取舍时工作量较大，严重影响检测路径建模效率。显然，现有技术三坐标测量机检测路径建模方法存在着工作量较大、建模效率较低等问题。

发明内容

为解决现有技术三坐标测量机检测路径建模方法存在的工作量较大、建模效率较低等问题，本发明提出一种三坐标测量机检测路径建模方法。本发明三坐标测量机检测路径建模方法将每一个测量单元ME中存在的关键状态点CP依据测量开始到结束顺序分别定义为初始点、摆角设置点、避障点、安全平面点、进给点、测量点、回退点和回退安全平面点；其各类CP的含义为：

初始点，测量机在测量本测量单元前，测头所处的位置；

摆角设置点，如果该点存在，则测量机将在测量开始之前，在初始点进行摆角调整，并将测头位置调整至摆角设置点；

避障点，测头经过的中间点，用以避免测量干涉；

全平面点，在测头接近被测点前，在X、Y或Z方向上测头所处的安全位置点；

进给点，测头搜索并靠近测量点的起始位置；

测量点，测头与零件在测量时接触的位置点；

回退点，测量接触完毕后，测头回退的位置点；

回退安全平面点，在X、Y或Z方向上测头所回退的安全位置点；

采用集合表达式CP={P,V_m,T}表示该ME中的所有CP，其中，P为测量机分度座中心位置坐标；V_m是测量机测杆矢量或测量方向，可与测量机摆角进行互换算；T为CP的类型，包括：初始点、摆角设置点、避障点、安全平面点、进给点、测量点、回退点和回退安全平面点中的一种；

采用下列规则确定各个CP的取舍：

（1）摆角相异规则，若测量前一个测量单元的摆角和当前的测量摆角不同，则当前测量单元必须保留安全平面点，前一个测量单元必须保留回退安全平面点；

（2）距离超越规则，若前后两个测量点之间距离大于400mm，则当前测量单元必须保留安全平面点，前一个测量单元必须保留回退安全平面点；

（3）法矢夹角规则，若前后两个测量点的法矢在XY平面上投影的夹角大于70度且法矢交点在法矢的反方向，则当前测量单元必须保留安全平面点，前一个测量单元必须保留回退安全平面点；

对于其他无法用上述规则进行判定的CP，通过后续的直观测量仿真以及交互调整方法进行确定。

进一步的，本发明三坐标测量机检测路径建模方法，包括以下步骤：

（1）计算关键状态点CP，根据测量点位置和法矢，计算测量单元ME中所有的CP并进行分类，并采用检测路径模型的数据结构进行存储；

（2）优化关键状态点，采用摆角相异规则、距离超越规则和法矢夹角规则对各个ME中的CP进行删除或保留操作；

（3）保存检测路径，用数据文件的形式对创建的检测路径进行保存，为检测路径规划、虚拟测量仿真以及测量机自动编程提供测量数据基础；

所述CP分类是指依据测量开始到结束的顺序将CP划分为初始点、摆角设置点、避障点、安全平面点、进给点、测量点、回退点和回退安全平面点；其各类CP的含义为：

初始点，测量机在测量本测量单元前，测头所处的位置；

摆角设置点，如果该点存在，则测量机将在测量开始之前，在初始点进行摆角调整，并将测头位置调整至摆角设置点；

避障点，测头经过的中间点，用以避免测量干涉；

全平面点，在测头接近被测点前，在X、Y或Z方向上测头所处的安全位置点；

进给点，测头搜索并靠近测量点的起始位置；

测量点，测头与零件在测量时接触的位置点；

回退点，测量接触完毕后，测头回退的位置点；

回退安全平面点，在X、Y或Z方向上测头所回退的安全位置点；

所述摆角相异规则、距离超越规则和法矢夹角规则包括：

摆角相异规则，若测量前一个测量单元的摆角和当前的测量摆角不同，则当前测量单元必须保留安全平面点，前一个测量单元必须保留回退安全平面点；

距离超越规则，若前后两个测量点之间距离大于400mm，则当前测量单元必须保留安全平面点，前一个测量单元必须保留回退安全平面点；

法矢夹角规则，若前后两个测量点的法矢在XY平面上投影的夹角大于70度且法矢交点在法矢的反方向，则当前测量单元必须保留安全平面点，前一个测量单元必须保留回退安全平面点；

对于其他无法用上述规则进行判定的CP，通过后续的直观测量仿真以及交互调整方法进行确定。

本发明三坐标测量机检测路径建模方法的有益技术效果是提供了一种关键状态点取舍方法，且能够较好的描述实际的测量过程，在保证测量的安全性、可靠性和完整性的同时，降低了测量机检测路径建模工作量，提高了测量机检测路径建模效率。

附图说明

附图1是本发明三坐标测量机检测路径建模方法在ME中各类CP的示意图。

下面结合附图和具体实施方式对本发明三坐标测量机检测路径建模方法作进一步的说明。

具体实施方式

附图1是本发明三坐标测量机检测路径建模方法在ME中各类CP的示意图，图中，1为初始点，2为摆角设置点，3为避障点，4为安全平面点或回退安全平面点，5为进给点或回退点，6为测量点，A为被检测零部件。由图可知，本发明三坐标测量机检测路径建模方法将每一个测量单元ME中存在的关键状态点CP依据测量开始到结束顺序分别定义为初始点、摆角设置点、避障点、安全平面点、进给点、测量点、回退点和回退安全平面点；其各类CP的含义为：

初始点，测量机在测量本测量单元前，测头所处的位置；

摆角设置点，如果该点存在，则测量机将在测量开始之前，在初始点进行摆角调整，并将测头位置调整至摆角设置点；

避障点，测头经过的中间点，用以避免测量干涉；

全平面点，在测头接近被测点前，在X、Y或Z方向上测头所处的安全位置点；

进给点，测头搜索并靠近测量点的起始位置；

测量点，测头与零件在测量时接触的位置点；

回退点，测量接触完毕后，测头回退的位置点；

回退安全平面点，在X、Y或Z方向上测头所回退的安全位置点；

采用集合表达式CP={P,V_m,T}表示该ME中的所有CP，其中，P为测量机分度座中心位置坐标；V_m是测量机测杆矢量或测量方向，可与测量机摆角进行互换算；T为CP的类型，包括：初始点、摆角设置点、避障点、安全平面点、进给点、测量点、回退点和回退安全平面点中的一种；

采用下列规则确定各个CP的取舍：

（1）摆角相异规则，若测量前一个测量单元的摆角和当前的测量摆角不同，则当前测量单元必须保留安全平面点，前一个测量单元必须保留回退安全平面点；

（2）距离超越规则，若前后两个测量点之间距离大于400mm，则当前测量单元必须保留安全平面点，前一个测量单元必须保留回退安全平面点；

（3）法矢夹角规则，若前后两个测量点的法矢在XY平面上投影的夹角大于70度且法矢交点在法矢的反方向，则当前测量单元必须保留安全平面点，前一个测量单元必须保留回退安全平面点；

对于其他无法用上述规则进行判定的CP，通过后续的直观测量仿真以及交互调整方法进行确定。

在具体采用本发明三坐标测量机检测路径建模方法时，包括以下步骤：

（1）计算关键状态点CP，根据测量点位置和法矢，计算测量单元ME中所有的CP并进行分类，并采用检测路径模型的数据结构进行存储；

（2）优化关键状态点，采用摆角相异规则、距离超越规则和法矢夹角规则对各个ME中的CP进行删除或保留操作；

（3）保存检测路径，用数据文件的形式对创建的检测路径进行保存，为检测路径规划、虚拟测量仿真以及测量机自动编程提供测量数据基础；

所述CP分类是指依据测量开始到结束的顺序将CP划分为初始点、摆角设置点、避障点、安全平面点、进给点、测量点、回退点和回退安全平面点；其各类CP的含义为：

初始点，测量机在测量本测量单元前，测头所处的位置；

摆角设置点，如果该点存在，则测量机将在测量开始之前，在初始点进行摆角调整，并将测头位置调整至摆角设置点；

避障点，测头经过的中间点，用以避免测量干涉；

全平面点，在测头接近被测点前，在X、Y或Z方向上测头所处的安全位置点；

进给点，测头搜索并靠近测量点的起始位置；

测量点，测头与零件在测量时接触的位置点；

回退点，测量接触完毕后，测头回退的位置点；

回退安全平面点，在X、Y或Z方向上测头所回退的安全位置点；

所述摆角相异规则、距离超越规则和法矢夹角规则包括：

摆角相异规则，若测量前一个测量单元的摆角和当前的测量摆角不同，则当前测量单元必须保留安全平面点，前一个测量单元必须保留回退安全平面点；

距离超越规则，若前后两个测量点之间距离大于400mm，则当前测量单元必须保留安全平面点，前一个测量单元必须保留回退安全平面点；

法矢夹角规则，若前后两个测量点的法矢在XY平面上投影的夹角大于70度且法矢交点在法矢的反方向，则当前测量单元必须保留安全平面点，前一个测量单元必须保留回退安全平面点；

对于其他无法用上述规则进行判定的CP，通过后续的直观测量仿真以及交互调整方法进行确定。

显然，本发明三坐标测量机检测路径建模方法的有益技术效果是提供了一种关键状态点取舍方法，且能够较好的描述实际的测量过程，在保证测量的安全性、可靠性和完整性的同时，降低了测量机检测路径建模工作量，提高了测量机检测路径建模效率。

Claims (2)

1.一种三坐标测量机检测路径建模方法，其特征在于：该方法将每一个测量单元ME中存在的关键状态点CP依据测量开始到结束顺序分别定义为初始点、摆角设置点、避障点、安全平面点、进给点、测量点、回退点和回退安全平面点；其各类CP的含义为：

初始点，测量机在测量本测量单元前，测头所处的位置；

摆角设置点，如果该点存在，则测量机将在测量开始之前，在初始点进行摆角调整，并将测头位置调整至摆角设置点；

避障点，测头经过的中间点，用以避免测量干涉；

全平面点，在测头接近被测点前，在X、Y或Z方向上测头所处的安全位置点；

进给点，测头搜索并靠近测量点的起始位置；

测量点，测头与零件在测量时接触的位置点；

回退点，测量接触完毕后，测头回退的位置点；

回退安全平面点，在X、Y或Z方向上测头所回退的安全位置点；

采用集合表达式CP={P,V_m,T}表示该ME中的所有CP，其中，P为测量机分度座中心位置坐标；V_m是测量机测杆矢量或测量方向，可与测量机摆角进行互换算；T为CP的类型，包括：初始点、摆角设置点、避障点、安全平面点、进给点、测量点、回退点和回退安全平面点中的一种；

采用下列规则确定各个CP的取舍：

（1）摆角相异规则，若测量前一个测量单元的摆角和当前的测量摆角不同，则当前测量单元必须保留安全平面点，前一个测量单元必须保留回退安全平面点；

（2）距离超越规则，若前后两个测量点之间距离大于400mm，则当前测量单元必须保留安全平面点，前一个测量单元必须保留回退安全平面点；

（3）法矢夹角规则，若前后两个测量点的法矢在XY平面上投影的夹角大于70度且法矢交点在法矢的反方向，则当前测量单元必须保留安全平面点，前一个测量单元必须保留回退安全平面点；

对于其他无法用上述规则进行判定的CP，通过后续的直观测量仿真以及交互调整方法进行确定。

2.根据权利要求1所述三坐标测量机检测路径建模方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

（1）计算关键状态点CP，根据测量点位置和法矢，计算测量单元ME中所有的CP并进行分类，并采用检测路径模型的数据结构进行存储；

（2）优化关键状态点，采用摆角相异规则、距离超越规则和法矢夹角规则对各个ME中的CP进行删除或保留操作；

（3）保存检测路径，用数据文件的形式对创建的检测路径进行保存，为检测路径规划、虚拟测量仿真以及测量机自动编程提供测量数据基础；

所述CP分类是指依据测量开始到结束的顺序将CP划分为初始点、摆角设置点、避障点、安全平面点、进给点、测量点、回退点和回退安全平面点；其各类CP的含义为：

初始点，测量机在测量本测量单元前，测头所处的位置；

摆角设置点，如果该点存在，则测量机将在测量开始之前，在初始点进行摆角调整，并将测头位置调整至摆角设置点；

避障点，测头经过的中间点，用以避免测量干涉；

全平面点，在测头接近被测点前，在X、Y或Z方向上测头所处的安全位置点；

进给点，测头搜索并靠近测量点的起始位置；

测量点，测头与零件在测量时接触的位置点；

回退点，测量接触完毕后，测头回退的位置点；

回退安全平面点，在X、Y或Z方向上测头所回退的安全位置点；

所述摆角相异规则、距离超越规则和法矢夹角规则包括：

摆角相异规则，若测量前一个测量单元的摆角和当前的测量摆角不同，则当前测量单元必须保留安全平面点，前一个测量单元必须保留回退安全平面点；

距离超越规则，若前后两个测量点之间距离大于400mm，则当前测量单元必须保留安全平面点，前一个测量单元必须保留回退安全平面点；

法矢夹角规则，若前后两个测量点的法矢在XY平面上投影的夹角大于70度且法矢交点在法矢的反方向，则当前测量单元必须保留安全平面点，前一个测量单元必须保留回退安全平面点；

对于其他无法用上述规则进行判定的CP，通过后续的直观测量仿真以及交互调整方法进行确定。

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