CN111768347B - 一种判定零件工装是否适合从模拟量改为数字量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所述的一种判定零件工装是否适合从模拟量改为数字量的方法,通过理论模拟的方法,使用实物数字化测量点云和零件工装的数模进行对比,对对比云图进行分析,并对比对比云图中的拟合误差和该零件工装的允许误差阈值范围;求得零件的外形偏差值,零件的外形偏差值等于外形公差加余量要求;求得零件允许偏离的型面偏差值,型面偏差值等于零件制造的贴膜度要求加上装配时施加的外力载荷要求;只要生成的外形对比云图和型面对比云图的最大最小值均在外形偏差值与型面偏差值内,则判定对比云图中的拟合误差在该零件工装的允许误差阈值范围内,则该零件适合从模拟量转为数字量建立工装模型。
Description
技术领域
本发明涉及零件工装领域,特别涉及一种判定零件工装是否适合从模拟量改为数字量的方法。
背景技术
在现阶段的工业制造领域,很多成型工件都是先经过电脑的模拟适应场景,然后进行图纸的设计,由于最后的图纸需要落到纸张上,因此最终形成的设计图纸都是二维的,而由于二维图纸对三维工件有表达上的限制性,因此需要多角度的投射图及剖面图去共同全面地表达出整个三维工件的各方面结构。
经过数十年的发展,我国航空工业制造自动化水平得到了极大提升,随着计算机技术的快速发展与应用,加快了飞机设计和制造技术向数字化与自动化方向发展的速度。现代飞机制造工程中,通过大量使用数字化生产手段,大大提高了零件加工质量和效率,同时,作为飞机制造过程中的产品检测也同样进入了数字化时代。
飞机零件工装由于尺寸大、刚性差,以二维图纸为设计依据的飞机,其零件均是经过多轮协调,以样板、正反模型、标准样件等模拟量为制造依据制造成型工装,且零件的检测一直依靠传统的工具加检验工装的模式通过目视检测完成,不仅操作困难、检测周期长,而且难以有效检测零件加工精度。随着飞机质量要求的提高、产品批量增大,对零件的制造精度要求也提高了,零件工装的数字化检测逐渐走向前台。数字化检测技术不但可以获得被检测工件的几何尺寸要素及形位尺寸的检测结果,而且还可以方便的获得质量控制过程中的各种统计参数,能对整个生产过程进行评估。数字化检测技术是伴随着数字化设计、制造而产生的新型检测技术,是通过对已经加工完成的零件进行扫描测量,与三维或二维数字模型定义数据直接进行比较,分析出测量数字与理论数字的偏差情况,快速检测出零件的加工精度。
所以目前以模拟量作为制造依据的零件要逐步转为数字量制造依据,但是目前没有很好的一个判定方法来确定哪些零件适合改为数字量传递,均是依靠实物制造并进行预装,才能进行判定,即根据工艺数模设计工装数模,从而制造工装,并制造零件,并且只有到了装配阶段才能发现数字量制造的零件不符合装配要求,从而极大延长了零件生产周期,提高了生产成本。
发明内容
本发明的目的在于:提供了一种判定零件工装是否适合从模拟量改为数字量的方法,通过理论模拟的方法,使用实物数字化测量点云和零件工装的数模进行对比,通过对比云图中的拟合误差和该零件工装的允许误差阈值范围进行对比,解决了目前没有很好的一个判定方法来确定哪些零件适合由模拟量改为数字量传递的问题。
本发明采用的技术方案如下:
一种判定零件工装是否适合从模拟量改为数字量的方法,主要包括依次进行的以下步骤:
步骤S1:对零件工装进行数字化测量,根据测量结果生成点云;
步骤S2:对点云进行数据处理,去除噪声点;
步骤S3:根据处理后的点云,建立逆向数模;
步骤S4:根据所述零件工装的设计图纸建立正向数模;
步骤S5:利用软件对正向数模与逆向数模进行最佳拟合,从零件外形与型面两个方面生成对比云图;
步骤S6:对对比云图进行分析,并对比对比云图中的拟合误差和该零件工装的允许误差阈值范围,
若对比云图中的拟合误差在该零件工装的允许误差阈值范围内,则该零件适合从模拟量转为数字量;
若对比云图中的拟合误差超出该零件工装的允许误差阈值范围,则该零件不适合从模拟量转化为数字量。
点云是在同一空间参考系下表达目标空间分布和目标表面特性的海量点集合;根据激光测量原理得到的点云,包括三维坐标(XYZ)和激光反射强度(Intensity);据摄影测量原理得到的点云,包括三维坐标(XYZ)和颜色信息(RGB);结合激光测量和摄影测量原理得到点云,包括三维坐标(XYZ)、激光反射强度(Intensity)和颜色信息(RGB);点云的属性包括:空间分辨率,点位精度,表面法向量等。
在本方案中,我们分别采用两种方法建立数模,即步骤S1-S3建立逆向数模,步骤S4建立正向数模,在这里步骤S1-S3是顺序进行的,S4可以在S1-S3之前进行,也可以和S1-S3同时进行,这些情况都应落入本发明的保护范围。我们通过S1-S3建立逆向数模,步骤S4建立正向数模后,实际上这里的逆向数模是直接建立的比较准确的数字化模型,而正向数模则是该零件工装通过零件工装的模拟数据设计图建立的,我们将正向数模和逆向数模进行对比,根据误差是否满足该零件工装的允许误差阈值,来判断该零件工装是否适合从模拟量改为数字量。
为了更好地实现本方案,进一步地,所述步骤S1中采用Q0805测量工装外形轮廓,采用Handyscan700测量工装型面,生成测量点云。
为了更好地实现本方案,进一步地,所述步骤S2中数据处理的主要内容包括:数据融合、三角化处理、数据简化和噪点删除。
为了更好地实现本方案,进一步地,所述步骤S3中建立逆向数模的方法主要有:曲面拟合、曲面编辑、刻线拟合和曲线曲面融合。
为了更好地实现本方案,进一步地,所述步骤S5中对正向数模与逆向数模进行最佳拟合的软件为CATIA。
为了更好地实现本方案,进一步地,所述步骤S6中的判定方法为:
根据零件装配时的外形公差和余量要求得到零件的外形偏差值;
根据零件制造的贴模度要求与装配时施加的外力载荷要求,得到零件允许偏离的型面偏差值;
只要生成的外形对比云图和型面对比云图的最大最小值均在外形偏差值与型面偏差值内,则判定对比云图中的拟合误差在该零件工装的允许误差阈值范围内,则该零件适合从模拟量转为数字量。
为了更好地实现本方案,进一步地,所述零件的外形偏差值等于外形公差加余量要求;
所述型面偏差值等于零件制造的贴膜度要求加上装配时施加的外力载荷要求。
本方案在进行误差查找时,对比逆向数模和正向数模,分别得到误差的相关参数,只要这些相关参数小于外形偏差值和型面偏差值,则判定该零件工装适合从模拟量改为数字量建立相关工装模型,用以后续对制造该工装零件。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
1.本发明所述的一种判定零件工装是否适合从模拟量改为数字量的方法,通过理论模拟的方法,使用实物数字化测量点云和零件工装的数模进行对比,通过对比云图中的拟合误差和该零件工装的允许误差阈值范围进行对比,可有很好地判定哪些零件适合由模拟量改为数字量建立工装模型;
2.本发明所述的一种判定零件工装是否适合从模拟量改为数字量的方法,通过理论模拟的方法,使用实物数字化测量点云和零件工装的数模进行对比,通过对比云图中的拟合误差和该零件工装的允许误差阈值范围进行对比,本方案简单实用,可应用于大多数零件工装。
附图说明
为了更清楚地说明本技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图,其中:
图1是本发明的原理框图;
图2是本发明的一个实施例根据点云生成的逆向数模;
图3是本发明的一个实施例根据图纸建立的正向数模;
图4是本发明的一个实施例的最佳拟合对比图;
图5是本发明的一个实施例的对比结果外形云图;
图6是本发明的一个实施例的对比结果型面云图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,应当理解,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例,因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本发明中的实施例,本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;也可以是直接相连,也可以是通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合图1至图6对本发明作详细说明。
实施例1:
一种判定零件工装是否适合从模拟量改为数字量的方法,如图1,主要包括依次进行的以下步骤:
步骤S1:对零件工装进行数字化测量,根据测量结果生成点云;
步骤S2:对点云进行数据处理,去除噪声点;
步骤S3:根据处理后的点云,建立逆向数模;
步骤S4:根据所述零件工装的设计图纸建立正向数模;
步骤S5:利用软件对正向数模与逆向数模进行最佳拟合,从零件外形与型面两个方面生成对比云图;
步骤S6:对对比云图进行分析,并对比对比云图中的拟合误差和该零件工装的允许误差阈值范围,
若对比云图中的拟合误差在该零件工装的允许误差阈值范围内,则该零件适合从模拟量转为数字量;
若对比云图中的拟合误差超出该零件工装的允许误差阈值范围,则该零件不适合从模拟量转化为数字量。
工作原理:点云是在同一空间参考系下表达目标空间分布和目标表面特性的海量点集合;根据激光测量原理得到的点云,包括三维坐标(XYZ)和激光反射强度(Intensity);据摄影测量原理得到的点云,包括三维坐标(XYZ)和颜色信息(RGB);结合激光测量和摄影测量原理得到点云,包括三维坐标(XYZ)、激光反射强度(Intensity)和颜色信息(RGB);点云的属性包括:空间分辨率,点位精度,表面法向量等。
在本方案中,我们分别采用两种方法建立数模,即步骤S1-S3建立逆向数模,步骤S4建立正向数模,在这里步骤S1-S3是顺序进行的,S4可以在S1-S3之前进行,也可以和S1-S3同时进行,这些情况都应落入本发明的保护范围。我们通过S1-S3建立逆向数模,步骤S4建立正向数模后,实际上这里的逆向数模是直接建立的比较准确的数字化模型,而正向数模则是该零件工装通过零件工装的模拟数据设计图建立的,我们将正向数模和逆向数模进行对比,根据误差是否满足该零件工装的允许误差阈值,来判断该零件工装是否适合从模拟量改为数字量。
实施例2:
本发明在上述实施例1的基础上,实施例1中步骤S1中采用Q0805测量工装外形轮廓,采用Handyscan700测量工装型面,生成测量点云。
为了更好地实现本方案,进一步地,所述步骤S2中数据处理的主要内容包括:数据融合、三角化处理、数据简化和噪点删除。
为了更好地实现本方案,进一步地,所述步骤S3中建立逆向数模的方法主要有:曲面拟合、曲面编辑、刻线拟合和曲线曲面融合。
为了更好地实现本方案,进一步地,所述步骤S5中对正向数模与逆向数模进行最佳拟合的软件为CATIA。
为了更好地实现本方案,进一步地,所述步骤S6中的判定方法为:
根据零件装配时的外形公差和余量要求得到零件的外形偏差值;
根据零件制造的贴模度要求与装配时施加的外力载荷要求,得到零件允许偏离的型面偏差值;
只要生成的外形对比云图和型面对比云图的最大最小值均在外形偏差值与型面偏差值内,则判定对比云图中的拟合误差在该零件工装的允许误差阈值范围内,则该零件适合从模拟量转为数字量。
为了更好地实现本方案,进一步地,所述零件的外形偏差值等于外形公差加余量要求;
所述型面偏差值等于零件制造的贴膜度要求加上装配时施加的外力载荷要求。
本方案在进行误差查找时,对比逆向数模和正向数模,分别得到误差的相关参数,只要这些相关参数小于外形偏差值和型面偏差值,则判定该零件工装适合从模拟量改为数字量建立相关工装模型,用以后续对制造该工装零件。
本实施例的其他部分与上述实施例1相同,故不再赘述。
实施例3:
本发明在上述实施例1或2的基础上,结合附图2-6,对一个零件工装进行本方案所述的判定方法,依次进行以下步骤:
步骤S1:采用Q0805测量工装外形轮廓,采用Handyscan700测量工装型面,生成测量点云;
步骤S2:对点云进行数据处理,数据处理的主要内容包括:数据融合、三角化处理、数据简化和噪点删除;以去除噪声点;
步骤S3:根据处理后的点云,建立逆向数模,如图2,建立逆向数模的方法主要有:曲面拟合、曲面编辑、刻线拟合和曲线曲面融合;
步骤S4:根据所述零件工装的设计图纸建立正向数模,如图3;
步骤S5:利用CATIA软件对正向数模与逆向数模进行最佳拟合,从零件外形与型面两个方面生成对比云图,如图4,是本实施例建立的最佳的拟合对比云图;
步骤S6:对对比云图进行分析,并对比对比云图中的拟合误差和该零件工装的允许误差阈值范围,
根据零件装配时的外形公差和余量要求得到零件的外形偏差值,零件的外形偏差值等于外形公差加余量要求;
根据零件制造的贴模度要求与装配时施加的外力载荷要求,得到零件允许偏离的型面偏差值,型面偏差值等于零件制造的贴膜度要求加上装配时施加的外力载荷要求;
只要生成的外形对比云图和型面对比云图的最大最小值均在外形偏差值与型面偏差值内,则判定对比云图中的拟合误差在该零件工装的允许误差阈值范围内,则该零件适合从模拟量转为数字量。
如图5和图6,分别是对比结果中的外形云图和型面云图,从图5右下角得到的数据中,本实施例的外形拟合误差如下表1,外形拟合误差在0.738~1.11mm之间的占29.17%,在0.369~0.738mm之间的占51.39%,在0~0.369mm的占18.75%,外形拟合误差为0的为0.69%;本实施例的型面拟合误差如下表2,型面拟合误差在0.647~0.97mm之间的占4.67%,在0.323~0.647mm的占17.68%,在0~0.323mm的占46.03%,在-0.193~0mm的占25.17%,在-0.385~-0.193mm的占4.62%,在-0.578~-0.385mm的占1.79%,小于等于-0.578mm的占0.04%,在型面拟合误差中,用正负号区分正向数模和逆向数模彼此之间的差值关系,可以将正向数模大于逆向数模的型面部分误差设置为正,将逆向数模大于正向数模的型面部分误差设置为负;也可以将正向数模大于逆向数模的型面部分误差设置为负,将逆向数模大于正向数模的型面部分误差设置为正;这样就可以从正负号中得知型面之间的大小关系,在本实施例中是采用将正向数模大于逆向数模的型面部分误差设置为正,将逆向数模大于正向数模的型面部分误差设置为负的方式,因此实际上小于等于-0.578mm的部分为逆向数模大于正向数模的型面部分误差超过0.578mm,以此类推。
得到了正向数模和逆向数模的外形拟合误差值的分布数据,和正向数模和逆向数模的型面拟合误差值的分布数据,因此我们只需要对比该零件工装规定或需求的外形偏差值和型面偏差值,满足外形偏差值和型面偏差值的要求,即该零件工装适合从模拟量改为数字量进行工装模型建立。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化,均落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种判定零件工装是否适合从模拟量改为数字量的方法,其特征在于:主要包括依次进行的以下步骤:
步骤S1:对零件工装进行数字化测量,根据测量结果生成点云;
步骤S2:对点云进行数据处理,去除噪声点;
步骤S3:根据处理后的点云,建立逆向数模;
步骤S4:根据所述零件工装的设计图纸建立正向数模;
步骤S5:利用软件对正向数模与逆向数模进行最佳拟合,从零件外形与型面两个方面生成对比云图;
步骤S6:对对比云图进行分析,并对比对比云图中的拟合误差和该零件工装的允许误差阈值范围,
若对比云图中的拟合误差在该零件工装的允许误差阈值范围内,则该零件适合从模拟量转为数字量;
若对比云图中的拟合误差超出该零件工装的允许误差阈值范围,则该零件不适合从模拟量转化为数字量。
2.根据权利要求1所述的一种判定零件工装是否适合从模拟量改为数字量的方法,其特征在于:所述步骤S1中采用Q0805测量工装外形轮廓,采用Handyscan700测量工装型面,生成测量点云。
3.根据权利要求1所述的一种判定零件工装是否适合从模拟量改为数字量的方法,其特征在于:所述步骤S2中数据处理的内容包括:数据融合、三角化处理、数据简化和噪点删除。
4.根据权利要求1所述的一种判定零件工装是否适合从模拟量改为数字量的方法,其特征在于:所述步骤S3中建立逆向数模的方法有:曲面拟合、曲面编辑、刻线拟合和曲线曲面融合。
5.根据权利要求1所述的一种判定零件工装是否适合从模拟量改为数字量的方法,其特征在于:所述步骤S5中对正向数模与逆向数模进行最佳拟合的软件为CATIA。
6.根据权利要求1所述的一种判定零件工装是否适合从模拟量改为数字量的方法,其特征在于:所述步骤S6中的判定方法为:
根据零件装配时的外形公差和余量要求得到零件的外形偏差值;
根据零件制造的贴模度要求与装配时施加的外力载荷要求,得到零件允许偏离的型面偏差值;
只要生成的外形对比云图和型面对比云图的最大最小值均在外形偏差值与型面偏差值内,则判定对比云图中的拟合误差在该零件工装的允许误差阈值范围内,则该零件适合从模拟量转为数字量。
7.根据权利要求6所述的一种判定零件工装是否适合从模拟量改为数字量的方法,其特征在于:所述零件的外形偏差值等于外形公差加余量要求;
所述型面偏差值等于零件制造的贴膜度要求加上装配时施加的外力载荷要求。
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