CN110286642A - 一种飞机钻铆路径规划首点的选取方法 - Google Patents

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闫光荣
薛振东
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Abstract

本发明公开了一种飞机钻铆路径规划方法，包括步骤建立钻铆孔位群P；通过点群密度分析将钻铆孔位群P中的孔位划分为包括n个区域块的区域块组A；选择离中心位置Po最远的区域块A1，并在区域块A1中选择区域边界离中心位置Po最远的孔位作为首点P10；引用TSP问题，在最远的区域块A1中遍历离首点P10最近的孔位P11，直至区域块A1的最后一个孔位P1k被遍历；根据最近原则寻找最近的区域块A2，将孔位P1k作为区域块A2的起点，按照步骤S3遍历区域块A2内的所有孔位，直至遍历所有孔位。本发明科学地创建了确定飞机钻铆路径首点的方法，并合理的规划加工路径，大大的提高了钻铆效率，减少了钻铆加工时间。

Description

一种飞机钻铆路径规划首点的选取方法
技术领域
本发明属于孔位加工路径规划领域，特别涉及一种飞机钻铆路径规划首的选取方法。
背景技术
孔位加工路径规划是机器人自动钻铆系统离线编程任务的核心内容之一。常见的孔位加工路径规划一般运用蚁群算法对TSP(Traveling Salesman Problem)问题进行优化，在求解加工路径时，要先确定好第一个钻铆孔位作为算法的首点，并总是做出当前情况下的最好选择(即，总是选择距离上一个加工孔位最近的一个孔位)。这是一种算法策略，每次选择得到的都是局部最优解，具有无后效性(即，某个状态以前的过程不会影响以后的状态，只与当前状态有关)。然而，经过简单的计算可知，以不同的加工孔位作为路径规划的首点，最后整个的加工路径也是不尽相同的。
该方法由于规划前总是需要人主观地确定好首点孔位才能规划整个加工路径，因此具有较强的主观性，且由于其具有无后效性，因此规划出的加工路径未必是最优解，加工路线不够优化，加工效率不是很严格。
对于一些大型的壁板上的钻铆孔位较多且分布复杂的飞机零件，目前的加工路径规划技术还无法保证其获得高的加工质量和加工效率。
发明内容
针对目前的加工路径规划技术对加工效率不是很严格，加工路线不够优化，且随意选取加工起点孔位，具有较强的主观性等问题，本发明提供了一种飞机钻铆路径规划方法。本发明科学地创建了确定飞机钻铆路径首点的方法，并合理的规划加工路径，大大的提高了钻铆效率，减少了钻铆加工时间。
根据本发明的一方面，提供了一种飞机钻铆路径规划方法，包括如下步骤：
S1.通过CATIA CAA二次开发技术获取待加工孔位的坐标，建立钻铆孔位群P；
S2.通过点群密度分析，设置步骤S1中建立的钻铆孔位群P的中心位置Po；将钻铆孔位群P中的孔位划分为包括n个区域块的区域块组A，并为每个区域块设置区域边界；从区域块组A中选择区域边界离中心位置Po最远的区域块A1，并在区域块A1中选择离中心位置Po最远的孔位作为首点P10；
S3.引用TSP问题，在最远的区域块A1中遍历离首点P10最近的孔位P11，之后遍历区域块A1内距离孔位P11最近的孔位P12，直至区域块A1的最后一个孔位P1k被遍历，结束最远的区域块A1的遍历；
S4.比较区域块组A中除最远的区域块A1的其他区域块的区域边界与孔位P1k的距离，选择最近的区域块A2，将孔位P1k作为区域块A2的起点，按照与步骤S3相同的方法遍历区域块A2内的所有孔位；
S5.按照步骤S3和步骤S4的方法，依次遍历剩余区域块A3,A4,...,An内的所有孔位。
特别地，区域块组A中每个区域块中的孔位数相同或者不同。
特别地，利用MATLAB对点群密度进行分析。
本发明的有益效果：本发明针对一些加工任务繁多、加工孔位复杂的大型工件(例如飞机零件)，在加工过程中，不仅可以合理的选择加工孔位的首点，而且孔位分块加工过程清晰，不繁琐；同时大大的提高了钻铆效率，减少加工时间。
附图说明
图1为本发明的飞机钻铆路径规划方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明的飞机钻铆路径规划方法包括如下步骤：
S1.通过CATIA CAA二次开发技术获取待加工孔位的坐标，建立钻铆孔位群P；
S2.通过MATLAB对点群密度分析，设置步骤S1中建立的钻铆孔位群P的中心位置Po；将钻铆孔位群P中的孔位划分为包括n个区域块的区域块组A，并为每个区域块设置区域边界；从区域块组A中选择区域边界离中心位置Po最远的区域块A1，并在区域块A1中选择离中心位置Po最远的孔位作为首点P10；
S3.引用TSP问题，在最远的区域块A1中遍历离首点P10最近的孔位P11，之后遍历区域块A1内距离孔位P11最近的孔位P12，直至区域块A1的最后一个孔位P1k被遍历，结束最远的区域块A1的遍历；
S4.比较区域块组A中除最远的区域块A1的其他区域块的区域边界距离孔位P1k最近的区域块A2，将孔位P1k作为区域块A2的起点，按照步骤S3遍历区域块A2内的所有孔位；
S5.按照步骤S3和步骤S4，依次遍历剩余区域块A3,A4,...,An内的所有孔位。之后将遍历后的孔位输出，并做出相应的后置处理。
特别地，区域块组A中每个区域块中的孔位数相同或者不同。
本发明可用于飞机钻铆加工任务中，加工孔位较多且钻孔位置不规则、密度不均匀的加工件上使用。
对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请创造构思的前提下，还可以对本发明的实施例做出若干变型和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (3)

1.一种飞机钻铆路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.通过CATIA CAA二次开发技术获取待加工孔位的坐标，建立钻铆孔位群P；
S2.通过点群密度分析，设置步骤S1中建立的钻铆孔位群P的中心位置Po；将钻铆孔位群P中的孔位划分为包括n个区域块的区域块组A，并为每个区域块设置区域边界；从区域块组A中选择区域边界离中心位置Po最远的区域块A1，并在区域块A1中选择离中心位置Po最远的孔位作为首点P10；
S3.引用TSP问题，在最远的区域块A1中遍历离首点P10最近的孔位P11，之后遍历区域块A1内距离孔位P11最近的孔位P12，直至区域块A1的最后一个孔位P1k被遍历，结束最远的区域块A1的遍历；
S4.比较区域块组A中除最远的区域块A1的其他区域块的区域边界与孔位P1k的距离，选择最近的区域块A2，将孔位P1k作为区域块A2的起点，按照与步骤S3相同的方法遍历区域块A2内的所有孔位；
S5.按照步骤S3和步骤S4的方法，依次遍历剩余区域块A3,A4,...,An内的所有孔位。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，区域块组A中每个区域块中的孔位数相同或者不同。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，利用MATLAB对点群密度进行分析。
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