CN106202843A - 一种基于在线测量技术的测量点创建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于在线测量技术的测量点创建方法，该创建方法通过在待加工模型上获取点、线或面的信息，得到曲线参数域信息，根据参数域信息和曲线法向，得到测量点的位置信息和探测方向，完成多个测量点的创建，在线测量系统中生成测量路径并进行路径补偿和优化。本方法能够减少工作量，提高工作效率，使用范围广，支持多种类型的模型，能够支持不同种类的模型创建测量点，降低人工参与，减少出错率。
Description
【技术领域】
本发明属于机械加工在线测量技术领域，具体涉及一种基于在线测量技术的测量点创建方法。
【背景技术】
在产品加工中，由于工件变形、二次装夹、原点误差等问题，会出现理论工件模型与实际工件模型严重不符的情况，导致产品良率低、加工成本偏高、人员负担重的情况。
在线测量技术是一种在加工中心上实现工件加工质量自动检测的技术，利用该技术可以进行零件找正、工件轮廓、曲面的变形补偿、加工过程的在机检测等，以提高加工效率，减小误差累计，提高加工质量。
测量点的创建是在此技术基础上，产生的自动、智能化的测量点布点方法。用户可根据此功能快速、批量、自动的创建合适的测量点，并依此生成测量路径，进行补偿和检测。
现有的布置测量点的方法是根据加工路径手动估计测量点位置；输入测量点坐标；输入测量点方向；确定与上一测量点的连接方式，至此完成一个测量点创建。重复以上操作，创建所有测量点。整个过程需要逐个输入测量点坐标和方向，操作繁琐，容易出错；只支持简单图形，对于空间曲线和曲面，无法进行测量点创建；无法均匀的创建测量点；无法一次性批量创建测量点；无法进行补偿和测量路径优化。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，。
本发明采用以下技术方案：
一种基于在线测量技术的测量点创建方法，所述创建方法通过在待加工模型上获取点、线或面的信息，得到曲线参数域信息，根据所述参数域信息和曲线法向，得到测量点的位置信息和探测方向，完成多个所述测量点的创建，在在线测量系统中生成测量路径并进行路径补偿和优化。
进一步的，所述点包括任意输入点或存在点，根据所述输入点或存在点对所述测量点进行创建用于生成路径进行曲面补偿。
进一步的，根据所述存在点创建测量点具体为：
A1.选取空间位置点，获取空间位置点信息；
A2.选取待探测曲面，获取曲面的基础信息；
A3.利用A1中空间位置点信息与A2中曲面，建立一一对应关系，计算曲面上测量点位置，作为测量点的位置信息；
A4.根据步骤A3得到的测量点位置信息，分别计算每个测量点的曲面法向作为测量点探测方向；
A5.根据步骤A3和步骤A4确定的测量点位置和方向完成测量点创建用于生成路径进行曲面补偿。
进一步的，所述任意输入点创建测量点具体为，在空间中任意确定一点，通过修改该任意点的坐标和探测方向后作为测量点。
进一步的，所述线和面分别为曲线和曲面，根据所述曲线或曲面的信息在所述曲线或曲面上创建所述测量点。
进一步的，所述曲线上创建测量点具体为：
B1.选取待探测曲线，获取曲线信息，计算曲线参数域信息；
B2.利用步骤B1获取的参数域信息，计算当前曲线上的位置点，作为测量点的位置信息；
B3.根据步骤B2得到的测量点位置信息，计算测量点的曲线法向作为测量点的探测方向；
B4.根据步骤B2和步骤B3确定的测量点位置和方向完成测量点创建用于生成路径进行曲面补偿。
进一步的，所述B2中，将所述曲线分割成多个部分，确定测量点曲线探测区域，在所述曲线探测范围内，根据点数和间距计算每个曲线上的多个位置点，作为测量点的位置信息，用于创建多个测量点。
进一步的，所述曲面上创建测量点具体为：
C1.选取待探测曲面，获取所述曲面的基础信息，并得到曲面流线和曲面法向；
C2.利用步骤C1获取的曲面流线，将所述曲面分割成多个部分，确定测量点曲面探测区域；
C3.在步骤C2确定的所述曲面探测范围内，确定曲面上的曲线，再根据两向等分、U向等分或V向等分计算每个曲面上的位置点，作为测量点的位置信息；
C4.根据步骤C3得到的测量点位置信息，分别计算每个测量点的曲面法向和XOY平面方向作为测量点探测方向；所述XOY平面方向具体为：将位置点和曲面中心点分别投影至xoy平面，由位置点指向中心点，作为该点的XOY平面方向；
C5.根据步骤C3和C4确定的测量点位置和方向完成测量点创建，用于生成路径进行曲面补偿。
进一步的，所述步骤C4中，根据测量点的位置信息对测量点添加行号和起、止位置标识，用于计算曲面的偏差进行补偿。
进一步的，所述曲面上创建测量点还包括根据在曲面上的已知点的坐标和方向创建测量点。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明一种基于在线测量技术的测量点创建方法可在CAD模型上对点、线、面等多种类型的图形进行测量点创建，能够计算位置坐标和方向，在在线测量系统中生成测量路径并进行路径补偿和优化，操作简便。
进一步的，可根据曲线或曲面的信息，将曲线或曲面分割成多个部分，根据点数和间距创建大量的测量点，缩短布点时间，对于曲面可实现自适应布点。
进一步的，根据点数、间距、两向等分、U向等分或V向等分、自适应方式计算每个曲面上的位置点能够创建适合的测量点，提高布点速度。
进一步的，根据测量点的位置信息对测量点可自动添加特征标识，直接创建探测路径，创建的测量点能直接用于测量计算，减少人工参与，缩短操作时间，降低出错率。
综上所述，本方法能够减少工作量，提高工作效率，使用范围广，支持多种类型的模型，能够支持不同种类的模型创建测量点，降低人工参与，减少出错率。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
图1为本发明实施例1示意图；
图2为本发明实施例2单个测量点示意图；
图3为本发明实施例2多个测量点示意图；
图4为本发明实施例3示意图，其中，(a)为两向等分，(b)为自适应布点，(c)为单向等分；
图5为本发明测量点补偿特征示意图。
【具体实施方式】
本发明公开了一种基于在线测量技术的测量点创建方法，所述创建方法通过在待加工模型上获取点、线或面的信息，得到曲线参数域信息，根据所述参数域信息和曲线法向，得到测量点的位置信息和探测方向，完成多个所述测量点的创建，在在线测量系统中生成测量路径并进行路径补偿和优化。
其中，点包括任意输入点或存在点，根据所述输入点或存在点对所述测量点进行创建用于生成路径进行曲面补偿；所述线和面分别为曲线和曲面，根据所述曲线或曲面的信息在所述曲线或曲面上创建所述测量点。
实施例1
基于位置点创建测量点：该方法有两种创建方式，可通过输入点或存在点的坐标来产生测量点。
1).通过输入点创建测量点
测量点可以是空间任意一点的位置，通过修改空间点的坐标和探测方向，达到满足要求的测量点。
2).通过存在点创建测量点
请参阅图1所示，图中需要已存在的位置点，并在此点基础上创建合适的测量点。
通过存在位置点创建测量点具体分为以下几步：
A1.选取空间位置点，获取空间位置点信息；
A2.选取待探测曲面，获取曲面的基础信息；
A3.利用A1中空间位置点信息与A2中曲面，建立一一对应关系，计算曲面上测量点位置，作为测量点的位置信息；对应关系为曲面与位置点间的投影关系，将空间位置点投影至曲面，以此，计算曲面上点位置信息。
A4.根据步骤A3得到的测量点位置信息，分别计算每个测量点的曲面法向作为测量点探测方向；法向的计算是利用当前曲面位置点，计算其切平面，过该点且垂直于切平面的向量成作为曲面在该点的法向量。
A5.根据步骤A3和步骤A4确定的测量点位置和方向完成测量点创建用于生成路径进行曲面补偿。
实施例2
基于曲线创建测量点：该方法是在曲线上创建测量点，分为单点创建和多点创建。
1).曲线上单点创建测量点
请参阅图2所示，通过拾取曲线和需要创建的点的位置，可计算出点的坐标和方向，创建符合要求的曲线上测量点，具体为：
B1.选取待探测曲线，获取曲线信息，计算曲线参数域信息；
参数域的计算是通过将曲线转化为参数方程表示形式，以此，得到其参数域信息；
B2.利用步骤B1获取的参数域信息，计算当前曲线上的位置点，作为测量点的位置信息；
计算位置点是通过将空间位置点投影至曲线上，以此，计算曲线上位置点信息；
B3.根据步骤B2得到的测量点位置信息，计算测量点的曲线法向作为测量点的探测方向；
计算曲线法向，根据当前平面，计算当前位置点在曲线上的切失，垂直于切失的方向为该点法向；
B4.根据步骤B2和步骤B3确定的测量点位置和方向完成测量点创建用于生成路径进行曲面补偿。
2)曲线上多点创建测量点
请参阅图3所示，用户在曲线上选取创建区域，并根据区域和参数以等分方式自动布点。
曲线自动创建测量点具体分为以下几步：
B11.启动布点命令，拾取曲面，获取曲线信息，计算曲线参数域信息；
B12.利用获取的参数域信息，将所述曲线分割成多个部分，确定测量点曲线探测区域；
B13.所述曲线探测范围内，根据布点方式参数，计算每个曲线上的位置点，作为测量点的位置信息；计算曲线位置点是通过将空间位置点投影至曲线上，以此计算曲线上位置点信息
B14.根据应用需求，选择布点方式，可选择按点数和按距离的布点方式。选取曲线法向作为探测方向，计算每个曲线上的多个位置点，作为测量点的位置信息，创建测量点。
计算位置点是通过按点数或按距离等布点方式，将曲线进行剖分，剖分的点作为曲线上的位置点。
实施例3
基于曲面创建测量点
请参阅图4所示，该方法通过拾取曲面，在曲面上创建测量点，分为单点创建和多点创建。
1).曲面上手动创建测量点
通过拾取曲面和需要创建的点的位置，可计算出点坐标和方向，创建符合要求的曲面上测量点。
将当前位置点投影至曲面，转化为曲面上位置点；通过该点，计算曲面切平面，过该点且垂直于切平面的向量作为曲面在该点的法向量。
2)曲面上自动创建测量点
用户通过拾取曲面，选择相应的探测区域，并在此区域内布置测量点。多点创建测量点包括以下几种方式：
两向等分，根据曲面的UV方向进行等分布点；
单向等分，根据曲面的其中一个方向(U或V)进行等分，另一个方向自适应布点；
自适应等分，根据曲面UV两个方向分别进行自适应布置测量点。
曲面自动创建测量点具体分为以下几步：
C1.选取待探测曲面，获取所述曲面的基础信息，并得到曲面流线和曲面法向；
根据所获曲面，将其转化为参数方程形式，以此计算其等参数线，作为曲面流线；
C2.利用步骤C1获取的曲面流线，将所述曲面分割成多个部分，确定测量点曲面探测区域；
C3.在步骤C2确定的所述曲面探测范围内，确定曲面上的曲线，再根据两向等分、U向等分或V向等分计算每个曲面上的位置点，作为测量点的位置信息；
C4.根据步骤C3得到的测量点位置信息，分别计算每个测量点的曲面法向和XOY平面方向作为测量点探测方向；所述XOY平面方向具体为：将位置点和曲面中心点分别投影至xoy平面，由位置点指向中心点，作为该点的XOY平面方向；
通过该点的位置信息，计算曲面切平面，过该点且垂直于切平面的向量成为曲面在该点的法向量；
C5.根据步骤C3和C4确定的测量点位置和方向完成测量点创建，用于生成路径进行曲面补偿。
选择布点方式：两向等分、U向等分、V向等分等多种布点方式。
选择探测方向：根据需要选择测量点的探测方向，包括曲面法向和XOY平面探测两种方向的选择，
标识补偿特征并创建测量点
请参阅图5所示，曲面创建测量点后可自动进行补偿信息标识，这些测量点可直接生成路径，并进行曲面补偿。
本发明一种基于在线测量技术的测量点创建方法，第一：减少工作量，提高工作效率，可在CAD模型上创建测量点，自动计算位置坐标和测量点方向。第二：使用范围广，支持多种类型的模型，可支持不同种类的模型创建测量点，包括但不限制位置点、曲线、曲面上创建测量点。第三：提供批量测量点创建，提供等分、自适应等多种测量点创建方式，可通过参数批量创建均匀的测量点，提高布点速度。第四：降低人工参与，减少出错率，提供自动化的补偿特征添加，可自动添加需要进行补偿的特征标识，利用此信息可直接创建探测路径，进行测量计算。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于在线测量技术的测量点创建方法，其特征在于，所述创建方法通过在待加工模型上获取点、线或面的信息，得到曲线参数域信息，根据所述参数域信息和曲线法向，得到测量点的位置信息和探测方向，完成多个所述测量点的创建，在在线测量系统中生成测量路径并进行路径补偿和优化。
2.根据权利要求1所述一种基于在线测量技术的测量点创建方法，其特征在于，所述点包括任意输入点或存在点，根据所述输入点或存在点对所述测量点进行创建用于生成路径进行曲面补偿。
3.根据权利要求2所述一种基于在线测量技术的测量点创建方法，其特征在于，根据所述存在点创建测量点具体为：
A1.选取空间位置点，获取空间位置点信息；
A2.选取待探测曲面，获取曲面的基础信息；
A3.利用A1中空间位置点信息与A2中曲面，建立一一对应关系，计算曲面上测量点位置，作为测量点的位置信息；
A4.根据步骤A3得到的测量点位置信息，分别计算每个测量点的曲面法向作为测量点探测方向；
A5.根据步骤A3和步骤A4确定的测量点位置和方向完成测量点创建用于生成路径进行曲面补偿。
4.根据权利要求2所述一种基于在线测量技术的测量点创建方法，其特征在于，所述任意输入点创建测量点具体为，在空间中任意确定一点，通过修改该任意点的坐标和探测方向后作为测量点。
5.根据权利要求2所述一种基于在线测量技术的测量点创建方法，其特征在于，所述线和面分别为曲线和曲面，根据所述曲线或曲面的信息在所述曲线或曲面上创建所述测量点。
6.根据权利要求5所述一种基于在线测量技术的测量点创建方法，其特征在于，所述曲线上创建测量点具体为：
B1.选取待探测曲线，获取曲线信息，计算曲线参数域信息；
B2.利用步骤B1获取的参数域信息，计算当前曲线上的位置点，作为测量点的位置信息；
B3.根据步骤B2得到的测量点位置信息，计算测量点的曲线法向作为测量点的探测方向；
B4.根据步骤B2和步骤B3确定的测量点位置和方向完成测量点创建用于生成路径进行曲面补偿。
7.根据权利要求6所述一种基于在线测量技术的测量点创建方法，其特征在于，所述B2中，将所述曲线分割成多个部分，确定测量点曲线探测区域，在所述曲线探测范围内，根据点数和间距计算每个曲线上的多个位置点，作为测量点的位置信息，用于创建多个测量点。
8.根据权利要求5所述一种基于在线测量技术的测量点创建方法，其特征在于，所述曲面上创建测量点具体为：
C1.选取待探测曲面，获取所述曲面的基础信息，并得到曲面流线和曲面法向；
C2.利用步骤C1获取的曲面流线，将所述曲面分割成多个部分，确定测量点曲面探测区域；
C3.在步骤C2确定的所述曲面探测范围内，确定曲面上的曲线，再根据两向等分、U向等分或V向等分计算每个曲面上的位置点，作为测量点的位置信息；
C4.根据步骤C3得到的测量点位置信息，分别计算每个测量点的曲面法向和XOY平面方向作为测量点探测方向；所述XOY平面方向具体为：将位置点和曲面中心点分别投影至xoy平面，由位置点指向中心点，作为该点的XOY平面方向；
C5.根据步骤C3和C4确定的测量点位置和方向完成测量点创建，用于生成路径进行曲面补偿。
9.根据权利要求8所述一种基于在线测量技术的测量点创建方法，其特征在于，所述步骤C4中，根据测量点的位置信息对测量点添加行号和起、止位置标识，用于计算曲面的偏差进行补偿。
10.根据权利要求9所述一种基于在线测量技术的测量点创建方法，其特征在于，所述曲面上创建测量点还包括根据在曲面上的已知点的坐标和方向创建测量点。
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