CN110208014A - 城轨车体底架覆盖测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及城轨列车制造技术领域，具体公开了一种城轨车体底架覆盖测量方法包括将所有滑槽点存储于滑槽点点集中，将第一个待测量滑槽点作为补偿点，控制机床测头进行覆盖，通过机床测头获取距离当前补偿点最近的待测量滑槽点，计算当前补偿点与最近待测量滑槽点的欧氏距离，并与机床测头补偿区域圆的直径比较，将当前补偿点与最近待测量滑槽点的连线中心作为新的补偿点，控制机床测头进行覆盖，通过机床测头获取距离新的补偿点最近的待测量滑槽点，计算当前补偿点与最近待测量滑槽点的欧氏距离，并与机床测头补偿区域圆的半径比较，机床测头每完成一次对滑槽点的覆盖，就从滑槽点点集中抽取出已覆盖的滑槽点，直至滑槽点点集为空集，结束操作。

Description

城轨车体底架覆盖测量方法

技术领域

本发明涉及城轨列车制造技术领域，尤其涉及一种城轨车体底架覆盖测量方法。

背景技术

城轨车体的生产制造效率是评价城轨列车生产企业效益的主要指标之一。其中，城轨车体底架的加工效率与加工精度对城轨车体的生产制造效率的影响尤其突出。在满足城轨车体底架加工要求的情况下，需在加工前对其装夹误差进行测量补偿，以提高城轨底架的加工效率与加工精度。现阶段，针对城轨车体底架滑槽的误差测量已经形成了数控程序模块化，加工过程中只需调用相应的模块并替换对应的参数以达到调节错位角度完成对底架滑槽补偿的目的。

由于传统对刀测量方式的效率和精度较低，并且加工车间每次对新的底架进行滑槽特征加工前都需要重新手动调用和替换对应的模块参数，这使得对底架滑槽的误差测量工作变得复杂繁琐且极易出错。由铝合金型材拼连焊接而成的大尺寸城轨车体底架上设有滑槽，用于车底设备的安装。然而在加工底架滑槽过程中采用的间隔多点支撑装夹方式，会使底架中间悬空部分在重力作用下存在向下的挠度，这就增加了底架上滑槽加工的难度，降低了加工的精度。于是为解决底架滑槽误差测量难及测量效率低的问题，本方案提出了一种结合机床测头的城轨车体底架覆盖测量优化方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种城轨车体底架覆盖测量方法，以克服现有技术对大尺寸城轨车体底架误差测量难及测量效率低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种城轨车体底架覆盖测量方法，包括以下步骤：

S1.初始化待测滑槽组中的滑槽点，并将所有滑槽点存储于滑槽点点集P＝{p_i|i＝1,2,…,n}中；

S2.将第一个待测量滑槽点p₁作为补偿点c_g，控制机床测头开始从机床的坐标原点出发移动至第一个待测量滑槽点p₁的位置进行覆盖；

S3.通过机床测头获取距离当前补偿点c_g最近的待测量滑槽点p_i；

S4.计算当前补偿点c_g与最近待测量滑槽点p_i的欧氏距离d，并与机床测头补偿区域圆的直径2r比较，若d≤2r，则执行下一步操作，若d≥2r，则将当前补偿点c_g单独覆盖，且将该待测量滑槽点p_i设为新补偿点并返回所述步骤S3；

S5.将当前补偿点c_g与最近待测量滑槽点p_i的连线中心作为新的补偿点c_g，控制机床测头移动至新的补偿点c_g的位置进行覆盖；

S6.通过机床测头获取距离新的补偿点c_g最近的待测量滑槽点p_j；

S7.计算当前补偿点c_g与最近待测量滑槽点p_j的欧氏距离d，并与机床测头补偿区域圆的半径r比较，若d≤r，则执行下一步操作，若d≥r，则返回所述步骤S6；

S8.将当前补偿点c_g与最近待测量滑槽点p_j的连线中心作为新的补偿点c_g，控制机床测头移动至最近的待测量滑槽点p_j的位置进行覆盖；

S9.机床测头每完成一次对滑槽点的覆盖，就从滑槽点点集P中抽取出已覆盖的滑槽点，直至滑槽点点集P为空集，结束操作。

本发明的城轨车体底架覆盖测量方法将高精度机床测头传感器与分组动态规划法相结合，实现了滑槽加工过程中对装夹误差部分的动态补偿，对城轨车体底架上间距不等的若干条滑槽段进行合理分组，即对全局进行划分得到若干子集，再分别对各子集求最优解，确保每个子集中都可以更有效的得到最优解，动态规划法有较好的全局性，再以动态规划的方式对各组滑槽段中的滑槽点进行覆盖，能够确保滑槽点的全覆盖并且有效提升滑槽的误差测量效率。

附图说明

图1为本发明实施例的城轨车体底架覆盖测量方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

分组动态规划法的原理是将待求解的多阶段问题分解为若干相互独立的单阶段问题，然后对这些单阶段问题再依次细分为若干相互联系的子问题，对这些子问题求解，最后汇总得到全局的解。

雷尼绍公司将一种高精度传感器应用于机床测头中，机床测头由测头和接收器两部分组成，二者通过红外线光学传输。当机床测头触碰到工件时，接收器接收到测头的触碰信息并反馈给机床系统，并完成对工件的误差测量。本实施例结合雷尼绍公司研发的高精度机床测头传感器，针对难以进行精加工的城轨底架滑槽，以最小化机床测头的补偿点数量为目标，提出了基于分组动态规划法的底架滑槽覆盖测量方法。

如图1所示，本实施例的城轨车体底架覆盖测量方法适用于对具有大尺寸的且难以进行精加工的城轨车体底架进行覆盖测量，包括以下步骤：

S1.初始化待测滑槽组中的滑槽点，并将所有滑槽点存储于滑槽点点集P＝{p_i|i＝1,2,…,n}中；

获取滑槽点点集：

在加工滑槽之前需先对滑槽选取测量点即滑槽点，然后对滑槽点的重力方向进行误差测量。所需滑槽点的个数主要取决于该滑槽段需要加工的长度。系统通过读取待测滑槽段长度l，对滑槽测量数据进行分段处理，并得到滑槽点点集P＝{p_i|i＝1,2,…,n}。其具体方法是，采用二分法的方式对同一滑槽段上两相邻滑槽点之间的距离进行计算，即将待加工距离总长度依次除以2，直到机床测头可以对两个滑槽点同时进行全覆盖测量，并得到滑槽点点集P＝{p_i|i＝1,2,…,n}。

获取滑槽组：

在利用机床测头对滑槽点进行误差测量前，需对底架上滑槽段进行分组。底架上有与长边平行的若干条滑槽，记L_i(i＝1,2,...,k)，间距不等且已知，根据滑槽段间距与机床测头补偿区域圆直径的关系对滑槽段分组得到各滑槽组L_ij，再对每组滑槽段L_ij用二分法划分滑槽点，其中每组滑槽段的首尾段为i、j段，y为各滑槽段y轴方向的坐标值。

基于分组动态规划法并利用机床测头对各组滑槽段进行覆盖测量：

基于动态规划法并结合机床测头对各组滑槽段进行覆盖测量，首先建立覆盖数学模型，已知滑槽点点集P＝{p_i|i＝1,2,…,n}，滑槽点p_i坐标为(x_i,y_i)，机床测头补偿点点集C＝{c_g|g＝1,2,…,m}，c_g坐标为(x_g,y_g)，补偿区域圆的补偿半径为r。

S2.将第一个待测量滑槽点p₁作为补偿点c_g，控制机床测头开始从机床的坐标原点出发移动至第一个待测量滑槽点p₁的位置进行覆盖；

S3.通过机床测头获取距离当前补偿点c_g最近的待测量滑槽点p_i；

S4.计算当前补偿点c_g与最近待测量滑槽点p_i的欧氏距离d，并与机床测头补偿区域圆的直径2r比较，若d≤2r，则执行下一步操作，若d≥2r，则将当前补偿点c_g单独覆盖，且将该待测量滑槽点p_i设为新补偿点并返回所述步骤S3；

S5.将当前补偿点c_g与最近待测量滑槽点p_i的连线中心作为新的补偿点c_g，控制机床测头移动至新的补偿点c_g最近的待测量滑槽点p_i的位置进行覆盖；

S6.通过机床测头获取距离新的补偿点c_g最近的待测量滑槽点p_j；

S7.计算当前补偿点c_g与最近待测量滑槽点p_j的欧氏距离d，并与机床测头补偿区域圆的半径r比较，若d≤r，则执行下一步操作，若d≥r，则返回所述步骤S6；

S8.将当前补偿点c_g与最近待测量滑槽点p_j的连线中心作为新的补偿点c_g，控制机床测头移动至最近的待测量滑槽点p_j的位置进行覆盖；

S9.机床测头每完成一次对滑槽点的覆盖，就从滑槽点点集P中抽取出已覆盖的滑槽点，直至滑槽点点集P为空集，结束操作。

本实施例的城轨车体底架覆盖测量方法将机床测头覆盖测量问题转化为一个单目标最优化问题，优化目标为补偿点数量，即以最少的补偿点实现对滑槽点的全覆盖。目标函数定义如下：

s.t

h≤|y_g-y_i|≤r，补偿点c_g横坐标x_g∈[-l,+l]，纵坐标y_g∈[-w,+w]

其中，车体底架长为2l，宽为2w；h为滑槽点与补偿点之间的安全距离；滑槽点p_i与补偿点c_g之间的欧氏距离定义为：

当d≤r时，滑槽点可被机床测头覆盖。C中任一补偿点c_g可覆盖到滑槽点的概率为：

一般情况下，为保证底架滑槽点的全覆盖，各补偿区域圆之间会存在相互重叠的部分。为得到分组动态规划法的覆盖重叠率，本方案采用蒙特卡洛方法，令覆盖重叠率为P_color＝N_in/N_all，使待覆盖测量区域离散分布若干点，通过处于覆盖重叠部分离散点的数量与总离散点数量的比值得到覆盖重叠率。

本发明的城轨车体底架覆盖测量方法将高精度机床测头传感器与分组动态规划法相结合，实现了滑槽加工过程中对装夹误差部分的动态补偿，对城轨车体底架上间距不等的若干条滑槽段进行合理分组，即对全局进行划分得到若干子集，再分别对各子集求最优解，确保每个子集中都可以更有效的得到最优解，动态规划法有较好的全局性，再以动态规划的方式对各组滑槽段中的滑槽点进行覆盖，能够确保滑槽点的全覆盖并且有效提升滑槽的误差测量效率。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (1)

1.一种城轨车体底架覆盖测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.初始化待测滑槽组中的滑槽点，并将所有滑槽点存储于滑槽点点集P＝{p_i|i＝1,2,…,n}中；

S2.将第一个待测量滑槽点p₁作为补偿点c_g，控制机床测头开始从机床的坐标原点出发移动至第一个待测量滑槽点p₁的位置进行覆盖；

S3.通过机床测头获取距离当前补偿点c_g最近的待测量滑槽点p_i；

S4.计算当前补偿点c_g与最近待测量滑槽点p_i的欧氏距离d，并与机床测头补偿区域圆的直径2r比较，若d≤2r，则执行下一步操作，若d≥2r，则将当前补偿点c_g单独覆盖，且将该待测量滑槽点p_i设为新补偿点并返回所述步骤S3；

S5.将当前补偿点c_g与最近待测量滑槽点p_i的连线中心作为新的补偿点c_g，控制机床测头移动至新的补偿点c_g的位置进行覆盖；

S6.通过机床测头获取距离新的补偿点c_g最近的待测量滑槽点p_j；

S7.计算当前补偿点c_g与最近待测量滑槽点p_j的欧氏距离d，并与机床测头补偿区域圆的半径r比较，若d≤r，则执行下一步操作，若d≥r，则返回所述步骤S6；

S8.将当前补偿点c_g与最近待测量滑槽点p_j的连线中心作为新的补偿点c_g，控制机床测头移动至最近的待测量滑槽点p_j的位置进行覆盖；

S9.机床测头每完成一次对滑槽点的覆盖，就从滑槽点点集P中抽取出已覆盖的滑槽点，直至滑槽点点集P为空集，结束操作。