CN112414354A - 一种对曲面零件的外形测量点规划方法 - Google Patents

Abstract

一种对曲面零件的外形测量点规划方法，根据待测曲面的曲率特征将曲面零件的待测曲面优化成一个规整的相同曲率特征的四边形曲面,再按照基于曲线曲率的方法进行测量点预布设，生成预布设测量点集。根据该曲面零件逆向造型公差要求及测量仪器设备的测量效率，设定测量点间隔范围。调整预布设测量点之间的距离，使任一相邻预布设测量点之间的距离满足测量点间隔范围，生成优化测量点集。通过逆向重构方法生成重构四边形曲面，与四边形曲面的曲率特征进行偏差比较，偏差超出预定范围，重新设定测量点间隔范围，直至偏差在预定范围内即可，输出最终测量点集。

Description

一种对曲面零件的外形测量点规划方法

技术领域

本发明涉及属于数字化测量技术领域，具体是一种对曲面零件的外形测量点规划方法。

背景技术

数字化测量设备的主要测量方式为点位测量，测量点规划对测量效率、特征表达具有重要的影响。结合测量特征、测量设备、测量固持方式及后续质量等要求，分析最佳测量点数量，依据不同的几何曲率，制定不同的布点策略，精准的布点、准确描述测量特征。

利用数字化测量设备进行复杂曲面测量时，测量点规划通常采用以下两种方法：

一是等参数(等间隔法)指在测量路径上以相同的参数间隔进行测量点规划。该方法简单实用，其缺点是测量点均匀分布，在曲率变化大的区域，或者测量点规划数目不足以反映出曲面的形状；或者测量点规划数目过多，就造成庞大的测量工作和测量数据量。

二是采用基于曲线曲率(等弦高法)进行测量点规划，测量点的分布随曲线曲率的变化而变化，大曲率的区域，点计算密集，小曲率的区域，点计算稀疏，测量点过少无法精确描述测量特征的实际状态；测量点过多则导致测量周期过长、测量设备效率降低。

因此，如何权衡测量点间隔、测量设备的效率以及布点精度等因素，以最少测量点的合理分布来获取最小的测量误差并且满足测量精度要求，同时测量点排序又使得完成测量的时间最短。一种兼顾等参数和曲线曲率、兼顾测量设备的效率及测量布点精度，合理的测量点规划方法有着重要的意义。

发明内容

本发明提供了一种对曲面零件的外形测量点规划方法，其目的在于，解决针对曲面零件，尤其是现有曲面零件外形测量过程中测量点布设密度大多依赖于工艺人员的经验，单一布设方法的带来的弊端以及由此带来测量设备效率低下等问题。该方法能有效解决上述测量点布设中的存在的问题，提高数字化测量效率和测量精度。

一种对曲面零件的外形测量点规划方法，已知该曲面零件的设计模型和逆向造型公差要求，已知测量仪器设备的测量效率，其特征包含以下内容：1)从设计模型中获取待测曲面零件的曲率特征，根据曲面零件的曲率特征将曲面零件的待测曲面优化成一个规整的相同曲率特征的四边形曲面；2)沿四边形曲面曲率较小的一边，按照基于曲线曲率的方法进行测量点预布设，生成曲率较小方向的预布设测量点集；3)根据该曲面零件逆向造型公差要求及测量仪器设备的测量效率，设定测量点间隔范围；4)根据测量点间隔范围，调整预布设测量点之间的距离，使任一相邻预布设测量点之间的距离满足测量点间隔范围，生成曲率较小方向优化测量点集；5)通过每一个曲率较小方向优化测量点做四边形曲面的法向截面，每个法向截面与四边形曲面形成一条交线；6)沿每一条交线，按照基于曲线曲率的方法进行测量点预布设，生成曲率较大方向的预布设测量点集；7)根据测量点间隔范围，调整曲率较大方向预布设测量点之间的距离，使任一相邻预布设测量点之间的距离满足测量点间隔范围，生成曲率较大方向的优化测量点集；8)根据曲率较小方向优化测量点集和曲率较大方向的优化测量点集，通过逆向重构方法生成重构四边形曲面；9)将重构四边形曲面与四边形曲面的曲率特征进行偏差比较，偏差超出预定范围，则重复步骤3)以后的工作，直至偏差在预定范围内即可。

在步骤1)中，根据曲面零件的曲率特征将曲面零件的待测曲面优化成一个规整的相同曲率特征的四边形曲面时，将待测曲面零件表面的孔洞、凸缘或凹槽不规则特征忽略。

如果生成的曲率较小方向和曲率较大方向的优化测量点对应落在待测曲面零件表面的孔洞、凸缘或凹槽不规则特征上时，应该忽略该优化测量点。

本申请的有益效果在于：可以减少测量点布设过程中对工艺人员的依赖，兼顾测量设备的测量效率和测量布点精度，提高数字化测量效率。

以下结合实施例附图对本申请做进一步详细说明。

附图说明

图1为待测曲面零件结构示意图。

图2为优化后四边形曲面结构示意图。

图3为四边形曲面沿曲率较小方向测量点预布设示意图。

图4为通过优化测量点做四边形曲面的法向截面示意图。

图5为四边形曲面优化测量点集示意图。

图6为待测曲面零件优化测量点集示意图。

图中编号说明：1曲面零件、2待测曲面、3孔洞、4四边形曲面、5预布设测量点集、6曲率较小方向优化测量点集、7法向截面、8交线、9曲率较大方向优化测量点集、10最终测量点集。

具体实施方式

参见附图，本申请提出一种对曲面零件的外形测量点规划方法，从曲面零件1的设计模型中获取待测曲面2的曲率特征，根据待测曲面2的曲率特征将曲面零件的待测曲面优化成一个规整的相同曲率特征的四边形曲面4。实施例中的待测曲面表面有多个不规则特征点孔洞3，在优化四边形曲面时，将待测曲面零件表面的孔洞3忽略。对四边形曲面4，按照基于曲线曲率的方法进行测量点预布设，生成预布设测量点集。根据该曲面零件逆向造型公差要求及测量仪器设备的测量效率，设定测量点间隔范围。调整预布设测量点之间的距离，使任一相邻预布设测量点之间的距离满足测量点间隔范围，生成优化测量点集。通过逆向重构方法生成重构四边形曲面，与四边形曲面的曲率特征进行偏差比较，偏差超出预定范围，重新设定测量点间隔范围，直至偏差在预定范围内即可，输出最终测量点集。具体实施步骤如下：

步骤1、从设计模型中获取待测曲面零件1的曲率特征，根据曲面零件的曲率特征将曲面零件的待测曲面2优化成一个规整的相同曲率特征的四边形曲面4；若待测曲面存在表面的孔洞3、凸缘或凹槽等不规则特征，将其忽略。

步骤2、沿四边形曲面4曲率较小的一边，按照基于曲线曲率的方法进行测量点预布设，生成曲率较小方向的预布设测量点集5。

步骤3、根据该曲面零件逆向造型公差要求及测量仪器设备的测量效率，设定测量点间隔范围。

步骤4、根据测量点间隔范围，调整预布设测量点之间的距离，使任一相邻预布设测量点之间的距离满足测量点间隔范围，生成曲率较小方向优化测量点集6。

步骤5、通过每一个曲率较小方向优化测量点做四边形曲面的法向截面7，每个法向截面7与四边形曲面4形成一条交线8。

步骤6、沿每一条交线8，按照基于曲线曲率的方法进行测量点预布设，生成曲率较大方向的预布设测量点集。

步骤7、根据步骤3测量点间隔范围，调整曲率较大方向预布设测量点之间的距离，使任一相邻预布设测量点之间的距离满足测量点间隔范围，生成曲率较大方向的优化测量点集9。

步骤8、根据曲率较小方向优化测量点集和曲率较大方向的优化测量点集，通过逆向重构方法生成重构四边形曲面；

步骤9、将重构四边形曲面与四边形曲面的曲率特征进行偏差比较，偏差超出预定范围，则重新设定测量点间隔范围，重复步骤3以后的工作，直至偏差在预定范围内即可。

步骤10、忽略曲率较小方向和曲率较大方向的优化测量点对应落在待测曲面零件表面的孔洞、凸缘或凹槽不规则特征上测量点，输出最终测量点集10。

Claims (3)

1.一种对曲面零件的外形测量点规划方法，已知该曲面零件的设计模型和逆向造型公差要求，已知测量仪器设备的测量效率，其特征包含以下内容：1)从设计模型中获取待测曲面零件的曲率特征，根据曲面零件的曲率特征将曲面零件的待测曲面优化成一个规整的相同曲率特征的四边形曲面；2)沿四边形曲面曲率较小的一边，按照基于曲线曲率的方法进行测量点预布设，生成曲率较小方向的预布设测量点集；3)根据该曲面零件逆向造型公差要求及测量仪器设备的测量效率，设定测量点间隔范围；4)根据测量点间隔范围，调整预布设测量点之间的距离，使任一相邻预布设测量点之间的距离满足测量点间隔范围，生成曲率较小方向优化测量点集；5)通过每一个曲率较小方向优化测量点做四边形曲面的法向截面，每个法向截面与四边形曲面形成一条交线；6)沿每一条交线，按照基于曲线曲率的方法进行测量点预布设，生成曲率较大方向的预布设测量点集；7)根据测量点间隔范围，调整曲率较大方向预布设测量点之间的距离，使任一相邻预布设测量点之间的距离满足测量点间隔范围，生成曲率较大方向的优化测量点集；8)根据曲率较小方向优化测量点集和曲率较大方向的优化测量点集，通过逆向重构方法生成重构四边形曲面；9)将重构四边形曲面与四边形曲面的曲率特征进行偏差比较，偏差超出预定范围，则重复步骤3)以后的工作，直至偏差在预定范围内即可。

2.如权利要求1所述的对曲面零件的外形测量点规划方法，其特征在于，在步骤1)中，根据曲面零件的曲率特征将曲面零件的待测曲面优化成一个规整的相同曲率特征的四边形曲面时，将待测曲面零件表面的孔洞、凸缘或凹槽不规则特征忽略。

3.如权利要求1所述的对曲面零件的外形测量点规划方法，其特征在于，如果生成的曲率较小方向和曲率较大方向的优化测量点对应落在待测曲面零件表面的孔洞、凸缘或凹槽不规则特征上时，忽略该优化测量点。

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