CN110688709A - 一种基于工件点云模型的蒙皮工艺模型修正方法 - Google Patents

一种基于工件点云模型的蒙皮工艺模型修正方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种基于工件点云模型的蒙皮工艺模型修正方法。将工件点云处理并参考设计模型进行等长度切割后，与设计模型对齐。创建参考线与参考平面组，参考平面组与工件的点云模型及设计模型相交得到截面线组，再对截面线组进行离散得到两两对应的离散点组，建立离散曲率的计算公式，计算每一个离散点的离散曲率，通过补偿公式计算得到补偿后点的离散曲率值。利用设计模型截面线离散点的位置与工艺模型截面线离散点的离散曲率值，得到补偿后离散点的位置，拟合得到补偿后的截面线。最终生成基于补偿后截面线集的曲面，得到修正后的工艺模型。本发明能够对不精确的蒙皮工艺模型进行二次修正，快速精确的修改蒙皮零件的工艺模型。

Description

一种基于工件点云模型的蒙皮工艺模型修正方法
技术领域
本发明涉及一种基于工件点云模型的蒙皮工艺模型修正方法，应用于复杂变曲率蒙皮零件工艺模型修正，并将修正后的工艺模型作为蒙皮模具设计制造的依据，属于飞机制造技术领域。
背景技术
蒙皮零件是一类典型的飞机零件，是构成飞机气动外形的薄板件和内部结构框架的包皮，一般由铝合金或复合材料制成。通常按其几何外形可分为单曲度和双曲度蒙皮，其复杂性在于曲面曲率多为变曲率，且曲率变化无规律，过零件表面做任意截面与外形面相交，每条交线的曲率变化各不相同。蒙皮零件的结构要素主要包括基体、口框等，其中基体是零件的主结构，它决定了蒙皮零件的尺寸范围和基本形状，其它结构要素附着于基体上产生零件局部形状。
蒙皮零件成形过程中产生的回弹量会直接影响最终的形状准确度，对蒙皮零件的型面进行回弹修正是保证零件精确成形的关键。传统上，成形模具根据蒙皮零件的外型面设计，由于蒙皮零件回弹较大，这种模具设计方法使零件成形后难以满足精度要求。目前应用的回弹补偿工艺模型建模方法中，以距离补偿方法和等弧长圆弧拟合方法最为普遍，其中距离补偿方法最为简单但不能保证补偿后零件的尺寸仍满足设计要求，而等弧长圆弧拟合的补偿方法在拟合圆弧的过程中，偏差较大，往往需要多次修正迭代才能得到精确的结果。
发明内容
为了实现蒙皮零件的精确成形，本发明提出了一种基于工件点云模型的蒙皮工艺模型修正方法。该方法将工件点云处理并参考设计模型进行等长度切割后，与设计模型对齐。创建参考线与参考平面组，参考平面组与工件的点云模型及设计模型相交得到截面线组，再对截面线组进行离散得到两两对应的离散点组，建立离散曲率的计算公式，利用公式计算每一个离散点的离散曲率，通过补偿公式计算得到补偿后点的离散曲率值。利用设计模型截面线离散点的位置与工艺模型截面线离散点的离散曲率值，得到补偿后离散点的位置，并通过b样条线拟合得到补偿后的截面线。最终利用CAD软件的多截面曲面功能生成基于补偿后截面线集的曲面，得到修正后的工艺模型。
基于上述原理，本发明的技术方案为：
所述一种基于工件点云模型的蒙皮工艺模型修正方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：对根据设计模型Md加工得到的工件进行三维扫描，得到工件点云，对工件点云进行去噪处理得到点云模型Ms，对齐点云模型Ms与设计模型Md，创建参考线，通过参考线创建参考面集，将参考面集与Ms及Md相交，分别得到截面线集Cs和Cd；
步骤2：对设计模型截面线集Cd与点云模型的截面线集Cs进行回弹修正前的预处理，得到设计模型截面线集中每一条截面线
Figure BDA0002217179510000021
的离散点集CPi d以及与其对应的点云模型截面线
Figure BDA0002217179510000022
的离散点集CPi s，并将截面线各自的离散点集进行左右分组：
Figure BDA0002217179510000023
的离散点集分为左半段离散点集CPi dl与右半段离散点集CPi dr，
Figure BDA0002217179510000024
的离散点分为左半段离散点集CPi sl与右半段离散点集CPi sr；
步骤3：基于离散曲率的公式，对蒙皮的设计模型截面线的离散点集CPi d中离散点的离散曲率与点云模型截面线的离散点集CPi s中离散点的离散曲率进行计算：
步骤3.1：分别将设计模型与点云模型左半段离散点集CPi dl和CPi sl中的相邻离散点两两相连得到平面折线
Figure BDA0002217179510000025
和
Figure BDA0002217179510000026
其中
Figure BDA0002217179510000027
中的离散点对应于
Figure BDA0002217179510000029
中的离散点
Figure BDA00022171795100000210
步骤3.2：对于每一条截面线，以最高点处为原点，沿截面线切线方向为X轴，法线方向为Y轴建立直角坐标系，获取每个离散点的坐标，并依据坐标计算每个离散点处的离散曲率；其中
Figure BDA00022171795100000211
处的离散曲率为
Figure BDA00022171795100000212
Figure BDA00022171795100000213
为离散点
Figure BDA00022171795100000214
的坐标，
Figure BDA00022171795100000215
和
Figure BDA00022171795100000216
分别表示
Figure BDA00022171795100000217
到
Figure BDA00022171795100000218
和的距离；
步骤3.3：对设计模型左半段截面线离散点离散曲率集合和点云模型左半段截面线离散点离散曲率集合中的每对元素做形如
Figure BDA0002217179510000031
的线性运算，得到工艺模型截面线左半段离散点的离散曲率集合
Figure BDA0002217179510000032
步骤3.4：分别将设计模型与点云模型右半段离散点集CPi dr和CPi sr中的相邻离散点两两相连得到平面折线
Figure BDA0002217179510000033
和
Figure BDA0002217179510000034
其中
Figure BDA0002217179510000035
中的离散点
Figure BDA0002217179510000036
对应于
Figure BDA0002217179510000037
中的离散点；
步骤3.5：对于每一条截面线，以最高点处为原点，沿截面线切线方向为X轴，法线方向为Y轴建立直角坐标系，获取每个离散点的坐标，并依据坐标计算每个离散点处的离散曲率；其中处的离散曲率为
Figure BDA00022171795100000310
为离散点
Figure BDA00022171795100000311
的坐标，
Figure BDA00022171795100000312
和
Figure BDA00022171795100000313
分别表示
Figure BDA00022171795100000314
到
Figure BDA00022171795100000315
和
Figure BDA00022171795100000316
的距离；
步骤3.6：对设计模型右半段截面线离散点离散曲率集合
Figure BDA00022171795100000317
和点云模型右半段截面线离散点离散曲率集合
Figure BDA00022171795100000318
中的每对元素做形如
Figure BDA00022171795100000319
的线性运算，得到工艺模型截面线右半段离散点的离散曲率集合
步骤4：根据工艺模型截面线离散点集对应的离散曲率值，结合设计模型截面线离散点集CPi d中离散点的坐标位置，计算工艺模型截面线离散点的位置，并重构工艺模型截面线，得到截面线集Cc：
步骤4.1：确定工艺模型截面线左半段离散点的位置：
对于第i条截面线，工艺模型离散点集与设计模型离散点集中左半段第一个顶点应该具有相同的位置，即而第二个点的计算公式为
Figure BDA00022171795100000322
其中
Figure BDA00022171795100000323
为设计模型离散点间的距离，
Figure BDA00022171795100000324
这里
Figure BDA00022171795100000325
是
Figure BDA00022171795100000326
的第一条边向量
Figure BDA00022171795100000327
与X轴所夹锐角，
Figure BDA00022171795100000328
为
Figure BDA00022171795100000329
和
Figure BDA00022171795100000330
的各自前两个点对应线段的夹角
Figure BDA00022171795100000331
步骤4.2：从工艺模型离散点集左半段第二个点开始，根据公式
Figure BDA0002217179510000041
计算工艺模型离散点集左半段第三个点到最后一个点的坐标，其中
Figure BDA0002217179510000042
为
Figure BDA0002217179510000043
和的第j个及第j+1个点对应线段的夹角；
步骤4.3：确定工艺模型截面线左半段离散点的位置：
对于第i条截面线，工艺模型离散点集与设计模型离散点集中右半段第一个顶点应该具有相同的位置，即
Figure BDA0002217179510000045
而第二个点的计算公式为
Figure BDA0002217179510000046
其中
Figure BDA0002217179510000047
这里
Figure BDA0002217179510000048
是的第一条边向量
Figure BDA00022171795100000410
与X轴所夹锐角，为和的各自前两个点对应线段的夹角
Figure BDA00022171795100000414
步骤4.4：从工艺模型离散点集右半段第二个点开始，根据公式
Figure BDA00022171795100000415
计算工艺模型离散点集右半段第三个点到最后一个点的坐标，其中
Figure BDA00022171795100000416
为
Figure BDA00022171795100000417
和
Figure BDA00022171795100000418
的第j个及第j+1个点对应线段的夹角；
步骤4.5：将工艺模型每条截面线的离散点集组合并进行b样条拟合得到样条曲线，从而得到工艺模型Mc的截面线集Cc
步骤5：利用截面线集Cc中的截面线重构工艺模型Mc。
进一步的优选方案，所述一种基于工件点云模型的蒙皮工艺模型修正方法，其特征在于：步骤1的具体过程为：
步骤1.1：将得到的工件点云数据导入模型比对软件中，并在CAD软件中将零件设计模型Md转换成igs格式，导入模型比对软件中，根据Md形状对点云数据进行等长度切割，得到工件的点云模型Ms，以Md为参考，利用最佳拟合对齐的方式对齐Ms与Md，将对齐后的Ms以stl格式导出；
步骤1.2：打开存有Md的CAD文件，并导入存有Ms的stl文件；沿Md的曲率走势，在Md包络面的极小曲率线上取两端点并作直线，设定沿该直线为经向线，对经向线进行等距离散，并在每个离散点处创建经向线的法平面，得到法平面集Sp；分别以Sp中的平面spi,i＝1,2,…,n与Md相交得到Md的截面线集Cd；并以Sp中平面spi,i＝1,2,…,n与Ms相交，得到Ms在平面spi上的离散点集，利用CAD软件的样条线拟合功能，对离散点依次进行拟合，得到拟合样条线
Figure BDA0002217179510000051
以
Figure BDA0002217179510000052
作为Ms的截面线，得到Ms的截面线集Cs。
进一步的优选方案，所述一种基于工件点云模型的蒙皮工艺模型修正方法，其特征在于：步骤2的具体过程为：
步骤2.1：按照等弧长原则对设计模型截面线
Figure BDA0002217179510000053
和点云模型截面线
Figure BDA0002217179510000054
从同一端开始进行等弧长离散，且离散点数相同；
步骤2.2：对于设计模型截面线
Figure BDA0002217179510000055
首先对其两端点进行连线，得到辅助线，通过测量比较截面线
Figure BDA0002217179510000056
的离散点组CPi d中各个离散点到辅助线之间的距离，据此获取得到
Figure BDA0002217179510000057
最高点的位置，即为
Figure BDA0002217179510000058
与
Figure BDA0002217179510000059
的重合点；
步骤2.3：以重合点为界，对设计模型截面线
Figure BDA00022171795100000510
与点云模型截面线的离散点集各自进行内部分组：的离散点集分为左半段离散点集CPi dl与右半段离散点集CPi dr，
Figure BDA00022171795100000513
的离散点分为左半段离散点集CPi sl与右半段离散点集CPi sr。
有益效果
本发明中应用补偿蒙皮外形面截面线离散点的离散曲率的方法，针对曲率变化的复杂蒙皮零件进行回弹补偿，避免了圆弧拟合补偿方法中的拟合偏差，保证补偿后的零件尺寸仍满足设计的要求，可以达到一次补偿即满足制造精度的要求。本发明能够对不精确的蒙皮工艺模型进行二次修正，能够快速、精确的修改蒙皮零件的工艺模型，提供给工艺人员用于蒙皮成形模具的设计。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1去掉铣切槽等附属结构后的前缘蒙皮零件模型。
图2设计模型与点云模型对齐结果。
图3获取设计模型截面线组与点云模型截面线组方法示意图。
图4获取截面线上最高点方法示意图。
图5离散点组内相邻离散点相连得到折线。
图6计算得到某工艺模型截面线右半段离散点。
图7工艺模型并与设计模型对比图。
具体实施方式
为了实现蒙皮零件的精确成形，本发明提出了一种基于工件三维扫描的蒙皮工艺模型修正方法。该方法将工件点云处理并参考设计模型进行等长度切割后，与设计模型对齐。创建参考线与参考平面组，参考平面组与工件的点云模型及设计模型相交得到截面线组，再对截面线组进行离散得到两两对应的离散点组，建立离散曲率的计算公式，利用公式计算每一个离散点的离散曲率，通过补偿公式计算得到补偿后点的离散曲率值。利用设计模型截面线离散点的位置与工艺模型截面线离散点的离散曲率值，得到补偿后离散点的位置，并通过b样条线拟合得到补偿后的截面线。最终利用CAD软件的多截面曲面功能生成基于补偿后截面线集的曲面，得到修正后的工艺模型。该方法具体包括如下步骤：
所述一种基于工件点云模型的蒙皮工艺模型修正方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：对根据设计模型Md加工得到的工件进行三维扫描，得到工件点云，对工件点云进行去噪处理得到点云模型Ms，对齐点云模型Ms与设计模型Md，创建参考线，通过参考线创建参考面集，将参考面集与Ms及Md相交，分别得到截面线集Cs和Cd。
具体采用以下步骤：
步骤1.1：将得到的工件点云数据导入模型比对软件中，并在CAD软件中将零件设计模型Md转换成igs格式，导入模型比对软件中，根据Md形状对点云数据进行等长度切割，得到工件的点云模型Ms，以Md为参考，利用最佳拟合对齐的方式对齐Ms与Md，如图2所示，将对齐后的Ms以stl格式导出。
步骤1.2：打开存有Md的CAD文件，并导入存有Ms的stl文件；沿Md的曲率走势，在Md包络面的极小曲率线上取两端点并作直线，设定沿该直线为经向线，对经向线进行等距离散，离散间距为5mm，并在每个离散点处创建经向线的法平面，得到法平面集Sp；分别以Sp中的平面spi,i＝1,2,…,n与Md相交得到Md的截面线集Cd；同样以Sp中平面spi,i＝1,2,…,n与Ms相交，得到Ms在平面spi上的离散点集，利用CAD软件的样条线拟合功能，对离散点依次进行拟合，得到拟合样条线
Figure BDA0002217179510000071
以
Figure BDA0002217179510000072
作为Ms的截面线，得到Ms的截面线集Cs，如图3所示。
步骤2：对设计模型截面线集Cd与点云模型的截面线集Cs进行回弹修正前的预处理，得到设计模型截面线集中每一条截面线
Figure BDA0002217179510000073
的离散点集CPi d以及与其对应的点云模型截面线
Figure BDA0002217179510000074
的离散点集CPi s，并将截面线各自的离散点集进行左右分组：
Figure BDA0002217179510000075
的离散点集分为左半段离散点集CPi dl与右半段离散点集CPi dr，的离散点分为左半段离散点集CPi sl与右半段离散点集CPi sr。
具体包括以下步骤：
步骤2.1：按照等弧长原则对设计模型截面线
Figure BDA0002217179510000077
从一端进行等弧长离散。先计算截面线的弧长，记为s。设该条截面线离散点间弧长为Δs＝0.1mm，则等距离散
Figure BDA0002217179510000078
后该截面线的离散点数为以此规则利用CAD软件的离散功能将拟合曲线进行等弧长离散，得到设计模型截面线的离散点集CPi d。同样，按照等弧长原则对点云模型截面线进行等弧长离散。
Figure BDA00022171795100000711
的离散点数NUM2＝NUM1，离散起点与设计模型截面线离散起点在同一端。
步骤2.2：寻找设计模型截面线和点云模型截面线的重合点：对于设计模型截面线
Figure BDA0002217179510000081
首先对其两端点进行连线，得到辅助线，通过测量比较截面线
Figure BDA0002217179510000082
的离散点组CPi d中各个离散点到辅助线之间的距离，据此获取得到
Figure BDA0002217179510000083
最高点的位置，即为与
Figure BDA0002217179510000085
的重合点。
步骤2.3：以重合点为界，对设计模型截面线
Figure BDA0002217179510000086
与点云模型截面线
Figure BDA0002217179510000087
的离散点集各自进行内部分组：
Figure BDA0002217179510000088
的离散点集分为左半段离散点集CPi dl与右半段离散点集CPi dr，
Figure BDA0002217179510000089
的离散点分为左半段离散点集CPi sl与右半段离散点集CPi sr。
步骤3：基于离散曲率的公式，对蒙皮的设计模型截面线的离散点集CPi d中离散点的离散曲率与点云模型截面线的离散点集CPi s中离散点的离散曲率进行计算：建立补偿公式，计算得到工艺模型截面线的离散点集CPi c中离散点的离散曲率。首先计算得到工艺模型左半段截面线离散点集CPi cl中离散点的离散曲率，再计算得到工艺模型右半段截面线离散点集CPi cr中离散点的离散曲率。
步骤3.1：计算工艺模型左半段截面线离散点的离散曲率：分别将设计模型与点云模型左半段离散点集CPi dl和CPi sl中的相邻离散点两两相连得到平面折线
Figure BDA00022171795100000810
和
Figure BDA00022171795100000811
其中
Figure BDA00022171795100000812
中的离散点
Figure BDA00022171795100000813
对应于
Figure BDA00022171795100000814
中的离散点
Figure BDA00022171795100000815
如图5所示。
步骤3.2：对于每一条截面线，以最高点处为原点，沿截面线切线方向为X轴，法线方向为Y轴建立直角坐标系，任意离散点如
Figure BDA00022171795100000816
处的坐标由其在直角坐标系上的位置得到，并依据坐标计算每个离散点处的离散曲率；其中
Figure BDA00022171795100000817
处的离散曲率为
Figure BDA00022171795100000818
Figure BDA00022171795100000819
为离散点
Figure BDA00022171795100000820
的坐标，
Figure BDA00022171795100000821
和
Figure BDA00022171795100000822
分别表示
Figure BDA00022171795100000823
到
Figure BDA00022171795100000824
和
Figure BDA00022171795100000825
的距离。
步骤3.3：对设计模型左半段截面线离散点离散曲率集合
Figure BDA00022171795100000826
和点云模型左半段截面线离散点离散曲率集合
Figure BDA00022171795100000827
中的每对元素做形如
Figure BDA00022171795100000828
的线性运算，得到工艺模型截面线左半段离散点的离散曲率集合
步骤3.4：计算工艺模型截面线右半段的离散曲率：分别将设计模型与点云模型右半段离散点集CPi dr和CPi sr中的相邻离散点两两相连得到平面折线和
Figure BDA0002217179510000092
其中
Figure BDA0002217179510000093
中的离散点对应于中的离散点；
步骤3.5：对于每一条截面线，以最高点处为原点，沿截面线切线方向为X轴，法线方向为Y轴建立直角坐标系，获取每个离散点的坐标，并依据坐标计算每个离散点处的离散曲率；其中处的离散曲率为
Figure BDA0002217179510000098
为离散点
Figure BDA0002217179510000099
的坐标，
Figure BDA00022171795100000910
和分别表示
Figure BDA00022171795100000912
到
Figure BDA00022171795100000913
和的距离；
步骤3.6：对设计模型右半段截面线离散点离散曲率集合
Figure BDA00022171795100000915
和点云模型右半段截面线离散点离散曲率集合
Figure BDA00022171795100000916
中的每对元素做形如
Figure BDA00022171795100000917
的线性运算，得到工艺模型截面线右半段离散点的离散曲率集合
Figure BDA00022171795100000918
步骤4：根据工艺模型截面线离散点集对应的离散曲率值，结合设计模型截面线离散点集CPi d中离散点的坐标位置，计算工艺模型截面线离散点的位置，并重构工艺模型截面线，得到截面线集Cc：
步骤4.1：确定工艺模型截面线左半段离散点的位置：
对于第i条截面线，工艺模型离散点集与设计模型离散点集中左半段第一个顶点应该具有相同的位置，即
Figure BDA00022171795100000919
而第二个点的计算公式为
其中
Figure BDA00022171795100000921
为设计模型离散点间的距离，
Figure BDA00022171795100000922
这里
Figure BDA00022171795100000923
是
Figure BDA00022171795100000924
的第一条边向量
Figure BDA00022171795100000925
与X轴所夹锐角，为
Figure BDA00022171795100000927
和
Figure BDA00022171795100000928
的各自前两个点对应线段的夹角
Figure BDA00022171795100000929
步骤4.2：从工艺模型离散点集左半段第二个点开始，根据公式
Figure BDA0002217179510000101
计算工艺模型离散点集左半段第三个点到最后一个点的坐标，其中
Figure BDA0002217179510000102
为
Figure BDA0002217179510000103
和
Figure BDA0002217179510000104
的第j个及第j+1个点对应线段的夹角；
步骤4.3：确定工艺模型截面线左半段离散点的位置：
对于第i条截面线，工艺模型离散点集与设计模型离散点集中右半段第一个顶点应该具有相同的位置，即
Figure BDA0002217179510000105
而第二个点的计算公式为
Figure BDA0002217179510000106
其中
Figure BDA0002217179510000107
这里
Figure BDA0002217179510000108
是
Figure BDA0002217179510000109
的第一条边向量
Figure BDA00022171795100001010
与X轴所夹锐角，
Figure BDA00022171795100001011
为
Figure BDA00022171795100001012
和
Figure BDA00022171795100001013
的各自前两个点对应线段的夹角
步骤4.4：从工艺模型离散点集右半段第二个点开始，根据公式
计算工艺模型离散点集右半段第三个点到最后一个点的坐标，其中
Figure BDA00022171795100001016
为
Figure BDA00022171795100001017
和
Figure BDA00022171795100001018
的第j个及第j+1个点对应线段的夹角；
步骤4.5：得到工艺模型所有截面线左右半段的离散点集的位置后，如图6所示，将工艺模型每条截面线的离散点集组合并进行b样条拟合得到样条曲线，从而得到工艺模型Mc的截面线集Cc
步骤5：利用截面线集Cc中的截面线重构工艺模型Mc。这里利用CAD软件的多截面曲面功能，按顺序输入截面线，就可以得到工艺模型Mc，如图7所示。
得到工艺模型Mc之后，按照设计模型中给出的相关尺寸以及基体建模方法，以构建的工艺模型作为依据，通过“凸台”等方式在参考面上进行基体的构建、以及相关结构特征的创建，从而建立蒙皮零件成形参考模型。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种基于工件点云模型的蒙皮工艺模型修正方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：对根据设计模型Md加工得到的工件进行三维扫描，得到工件点云，对工件点云进行去噪处理得到点云模型Ms，对齐点云模型Ms与设计模型Md，创建参考线，通过参考线创建参考面集，将参考面集与Ms及Md相交，分别得到截面线集Cs和Cd；
步骤2：对设计模型截面线集Cd与点云模型的截面线集Cs进行回弹修正前的预处理，得到设计模型截面线集中每一条截面线
Figure FDA0002217179500000011
的离散点集CPi d以及与其对应的点云模型截面线
Figure FDA0002217179500000012
的离散点集CPi s，并将截面线各自的离散点集进行左右分组：
Figure FDA0002217179500000013
的离散点集分为左半段离散点集CPi dl与右半段离散点集CPi dr，
Figure FDA0002217179500000014
的离散点分为左半段离散点集CPi sl与右半段离散点集CPi sr；
步骤3：基于离散曲率的公式，对蒙皮的设计模型截面线的离散点集CPi d中离散点的离散曲率与点云模型截面线的离散点集CPi s中离散点的离散曲率进行计算：
步骤3.1：分别将设计模型与点云模型左半段离散点集CPi dl和CPi sl中的相邻离散点两两相连得到平面折线
Figure FDA0002217179500000015
和
Figure FDA0002217179500000016
其中中的离散点
Figure FDA0002217179500000018
对应于
Figure FDA0002217179500000019
中的离散点
Figure FDA00022171795000000110
步骤3.2：对于每一条截面线，以最高点处为原点，沿截面线切线方向为X轴，法线方向为Y轴建立直角坐标系，获取每个离散点的坐标，并依据坐标计算每个离散点处的离散曲率；其中
Figure FDA00022171795000000111
处的离散曲率为
Figure FDA00022171795000000112
Figure FDA00022171795000000113
为离散点的坐标，
Figure FDA00022171795000000115
和
Figure FDA00022171795000000116
分别表示
Figure FDA00022171795000000117
到
Figure FDA00022171795000000118
和
Figure FDA00022171795000000119
的距离；
步骤3.3：对设计模型左半段截面线离散点离散曲率集合和点云模型左半段截面线离散点离散曲率集合
Figure FDA00022171795000000121
中的每对元素做形如
Figure FDA00022171795000000122
的线性运算，得到工艺模型截面线左半段离散点的离散曲率集合
步骤3.4：分别将设计模型与点云模型右半段离散点集CPi dr和CPi sr中的相邻离散点两两相连得到平面折线
Figure FDA00022171795000000124
和
Figure FDA00022171795000000125
其中
Figure FDA0002217179500000021
中的离散点
Figure FDA0002217179500000022
对应于中的离散点；
步骤3.5：对于每一条截面线，以最高点处为原点，沿截面线切线方向为X轴，法线方向为Y轴建立直角坐标系，获取每个离散点的坐标，并依据坐标计算每个离散点处的离散曲率；其中
Figure FDA0002217179500000024
处的离散曲率为
Figure FDA0002217179500000025
Figure FDA0002217179500000026
为离散点
Figure FDA0002217179500000027
的坐标，
Figure FDA0002217179500000028
和
Figure FDA0002217179500000029
分别表示
Figure FDA00022171795000000210
到
Figure FDA00022171795000000211
和
Figure FDA00022171795000000212
的距离；
步骤3.6：对设计模型右半段截面线离散点离散曲率集合
Figure FDA00022171795000000213
和点云模型右半段截面线离散点离散曲率集合
Figure FDA00022171795000000214
中的每对元素做形如
Figure FDA00022171795000000215
的线性运算，得到工艺模型截面线右半段离散点的离散曲率集合
Figure FDA00022171795000000216
步骤4：根据工艺模型截面线离散点集对应的离散曲率值，结合设计模型截面线离散点集CPi d中离散点的坐标位置，计算工艺模型截面线离散点的位置，并重构工艺模型截面线，得到截面线集Cc：
步骤4.1：确定工艺模型截面线左半段离散点的位置：
对于第i条截面线，工艺模型离散点集与设计模型离散点集中左半段第一个顶点应该具有相同的位置，即
Figure FDA00022171795000000217
而第二个点的计算公式为
Figure FDA00022171795000000218
其中
Figure FDA00022171795000000219
为设计模型离散点间的距离，
Figure FDA00022171795000000220
这里
Figure FDA00022171795000000221
是
Figure FDA00022171795000000222
的第一条边向量
Figure FDA00022171795000000223
与X轴所夹锐角，
Figure FDA00022171795000000224
为
Figure FDA00022171795000000225
和的各自前两个点对应线段的夹角
Figure FDA00022171795000000227
步骤4.2：从工艺模型离散点集左半段第二个点开始，根据公式
Figure FDA00022171795000000228
计算工艺模型离散点集左半段第三个点到最后一个点的坐标，其中
Figure FDA0002217179500000031
为和
Figure FDA0002217179500000033
的第j个及第j+1个点对应线段的夹角；
步骤4.3：确定工艺模型截面线左半段离散点的位置：
对于第i条截面线，工艺模型离散点集与设计模型离散点集中右半段第一个顶点应该具有相同的位置，即
Figure FDA0002217179500000034
而第二个点的计算公式为
Figure FDA0002217179500000035
其中
Figure FDA0002217179500000036
这里是
Figure FDA0002217179500000038
的第一条边向量
Figure FDA0002217179500000039
与X轴所夹锐角，
Figure FDA00022171795000000310
为和的各自前两个点对应线段的夹角
Figure FDA00022171795000000313
步骤4.4：从工艺模型离散点集右半段第二个点开始，根据公式
计算工艺模型离散点集右半段第三个点到最后一个点的坐标，其中为
Figure FDA00022171795000000316
和
Figure FDA00022171795000000317
的第j个及第j+1个点对应线段的夹角；
步骤4.5：将工艺模型每条截面线的离散点集组合并进行b样条拟合得到样条曲线，从而得到工艺模型Mc的截面线集Cc
步骤5：利用截面线集Cc中的截面线重构工艺模型Mc。
2.根据权利要求1所述一种基于工件点云模型的蒙皮工艺模型修正方法，其特征在于：步骤1的具体过程为：
步骤1.1：将得到的工件点云数据导入模型比对软件中，并在CAD软件中将零件设计模型Md转换成igs格式，导入模型比对软件中，根据Md形状对点云数据进行等长度切割，得到工件的点云模型Ms，以Md为参考，利用最佳拟合对齐的方式对齐Ms与Md，将对齐后的Ms以stl格式导出；
步骤1.2：打开存有Md的CAD文件，并导入存有Ms的stl文件；沿Md的曲率走势，在Md包络面的极小曲率线上取两端点并作直线，设定沿该直线为经向线，对经向线进行等距离散，并在每个离散点处创建经向线的法平面，得到法平面集Sp；分别以Sp中的平面spi,i＝1,2,…,n与Md相交得到Md的截面线集Cd；并以Sp中平面spi,i＝1,2,…,n与Ms相交，得到Ms在平面spi上的离散点集，利用CAD软件的样条线拟合功能，对离散点依次进行拟合，得到拟合样条线
Figure FDA0002217179500000041
以作为Ms的截面线，得到Ms的截面线集Cs。
3.根据权利要求2所述一种基于工件点云模型的蒙皮工艺模型修正方法，其特征在于：步骤2的具体过程为：
步骤2.1：按照等弧长原则对设计模型截面线
Figure FDA0002217179500000043
和点云模型截面线
Figure FDA0002217179500000044
从同一端开始进行等弧长离散，且离散点数相同；
步骤2.2：对于设计模型截面线
Figure FDA0002217179500000045
首先对其两端点进行连线，得到辅助线，通过测量比较截面线
Figure FDA0002217179500000046
的离散点组CPi d中各个离散点到辅助线之间的距离，据此获取得到
Figure FDA0002217179500000047
最高点的位置，即为
Figure FDA0002217179500000048
与
Figure FDA0002217179500000049
的重合点；
步骤2.3：以重合点为界，对设计模型截面线
Figure FDA00022171795000000410
与点云模型截面线
Figure FDA00022171795000000411
的离散点集各自进行内部分组：
Figure FDA00022171795000000412
的离散点集分为左半段离散点集CPi dl与右半段离散点集CPi dr，
Figure FDA00022171795000000413
的离散点分为左半段离散点集CPi sl与右半段离散点集CPi sr。
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