CN112784368A - 一种面向面特征的自适应形状测点规划方法及系统 - Google Patents

一种面向面特征的自适应形状测点规划方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种面向面特征的自适应形状测点规划方法及系统。该方法包括：获取零件模型的的三维空间曲面；将所述三维空间曲面映射到二维空间坐标系中，得到所述零件模型的二维UV平面；根据所述二维UV平面获取所述零件模型的边界坐标；根据所述边界坐标，采用定步长布点的方法，确定U向和V向的初始的布点个数；将U向和V向的初始的布点个数均扩大n倍，得到预布置的测点；利用所述初始的布点个数以及所述边界坐标对所述预布置的测点进行筛选，得到实际测点的个数和方向；根据所述实际测点的个数和方向进行所述零件模型的测点规划。本发明提升了复杂零件制造过程的检测效率。

Description

一种面向面特征的自适应形状测点规划方法及系统
技术领域
本发明涉及测点规划领域，特别是涉及一种面向面特征的自适应形状测点规划方法及系统，
背景技术
面特征是零件测量任务中最常见的几何特征，包括平面特征和自由曲面特征。
对于面特征的测量主要用于检验加工过程的尺寸、平面度以及面轮廓度等。
而对于复杂零件而言，其零件模型中面特征通常经过了多次复杂的布尔运算得到，是裁剪曲面或者碎片曲面特征，且面特征上多存在多种形状的孔结构。因此，在进行面特征的测点规划时，现有的布点算法难以同时满足面特征的测点数量与位置要求并自适应避让面特征上面的孔。
发明内容
本发明的目的是提供一种面向面特征的自适应形状测点规划方法及系统，提升了复杂零件制造过程的检测效率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种面向面特征的自适应形状测点规划方法，包括：
获取零件模型的的三维空间曲面；
将所述三维空间曲面映射到二维空间坐标系中，得到所述零件模型的二维UV平面；
根据所述二维UV平面获取所述零件模型的边界坐标；
根据所述边界坐标，采用定步长布点的方法，确定U向和V向的初始的布点个数；
将U向和V向的初始的布点个数均扩大n倍，得到预布置的测点；
利用所述初始的布点个数以及所述边界坐标对所述预布置的测点进行筛选，得到实际测点的个数和方向；
根据所述实际测点的个数和方向进行所述零件模型的测点规划。
可选的，所述将所述三维空间曲面映射到二维空间坐标系中，得到所述零件模型的二维UV平面，具体包括：
利用公式
Figure BDA0002872920940000021
得到二维UV平面；其中(x，y，z)为三维空间曲面的三维点坐标，(u，y)为二维空间坐标系中点的坐标，fx()、fy()以及fz()均为映射函数。
可选的，所述根据所述二维UV平面获取所述零件模型的边界坐标，之后还包括：
根据所述二维UV平面和所述边界坐标分别向U向缩进第一设定距离以及向V向缩进第二设定距离，得到更新后的边界。
可选的，所述利用所述初始的布点个数以及所述边界坐标对所述预布置的测点进行筛选，得到实际测点的个数和方向，具体包括：
利用公式
Figure BDA0002872920940000022
确定U向的实际测点个数Usize；
根据公式
Figure BDA0002872920940000023
确定初始的布点个数中的实际测点的行数i；
利用公式
Figure BDA0002872920940000024
确定V向的实际测点个数Vsize；
利用公式
Figure BDA0002872920940000025
确定初始的布点个数中的实际测点的列数j；
其中，rSize为预布置的U向的测点中的个数，dU为U向的初始的布点个数，dU×n为扩大n倍后的U向的初始的布点个数，k为测点，cSize为预布置的V向的测点中的个数，dV为V向的初始的布点个数，dV×n为扩大n倍后的V向的初始的布点个数。
一种面向面特征的自适应形状测点规划系统，包括：
三维空间曲面获取模块，用于获取零件模型的的三维空间曲面；
二维UV平面确定模块，用于将所述三维空间曲面映射到二维空间坐标系中，得到所述零件模型的二维UV平面；
边界坐标获取模块，用于根据所述二维UV平面获取所述零件模型的边界坐标；
初始的布点个数确定模块，用于根据所述边界坐标，采用定步长布点的方法，确定U向和V向的初始的布点个数；
预布置的测点确定模块，用于将U向和V向的初始的布点个数均扩大n倍，得到预布置的测点；
实际测点的个数和方向确定模块，用于利用所述初始的布点个数以及所述边界坐标对所述预布置的测点进行筛选，得到实际测点的个数和方向；
测点规划模块，用于根据所述实际测点的个数和方向进行所述零件模型的测点规划。
可选的，所述二维UV平面确定模块具体包括：
二维UV平面确定单元，用于利用公式
Figure BDA0002872920940000031
得到二维UV平面；其中(x，y，z)为三维空间曲面的三维点坐标，(u，y)为二维空间坐标系中点的坐标，fx()、fy()以及fz()均为映射函数。
可选的，还包括：
边界更新模块，用于根据所述二维UV平面和所述边界坐标分别向U向缩进第一设定距离以及向V向缩进第二设定距离，得到更新后的边界。
可选的，所述实际测点的个数和方向确定模块具体包括：
U向的实际测点个数确定单元，用于利用公式
Figure BDA0002872920940000041
确定U向的实际测点个数Usize；
实际测点的行数确定单元，用于根据公式
Figure BDA0002872920940000042
确定初始的布点个数中的实际测点的行数i；
V向的实际测点个数确定单元，用于利用公式
Figure BDA0002872920940000043
确定V向的实际测点个数Vsize；
实际测点的列数确定单元，用于利用公式
Figure BDA0002872920940000044
确定初始的布点个数中的实际测点的列数j；
其中，rSize为预布置的U向的测点中的个数，dU为U向的初始的布点个数，dU×n为扩大n倍后的U向的初始的布点个数，k为测点，cSize为预布置的V向的测点中的个数，dV为V向的初始的布点个数，dV×n为扩大n倍后的V向的初始的布点个数。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明所提供的一种面向面特征的自适应形状测点规划方法及系统，通过根据所述边界坐标，采用定步长布点的方法，确定U向和V向的初始的布点个数；将U向和V向的初始的布点个数均扩大n倍，得到预布置的测点；利用所述初始的布点个数以及所述边界坐标对所述预布置的测点进行筛选，得到实际测点的个数和方向。即本发明通过对定步长方法进行优化，实现对映射在二维平面后形状的复杂曲面的自适应布点，提升了复杂零件制造过程的检测效率，降低了检测业务各个环节之间衔接的出错风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种面向面特征的自适应形状测点规划方法流程示意图；
图2为三维空间曲面映射到二维空间坐标系的过程示意图；
图3为定步长布点的方法示意图；
图4为将U向和V向的初始的布点个数均扩大n倍后的测点分布示意图；
图5为零件模型的测点规划结果示意图；
图6为零件模型的测试结果示意图；
图7为本发明所提供的一种面向面特征的自适应形状测点规划系统结构示意图。
具体实施方式
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术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。
本发明的目的是提供一种面向面特征的自适应形状测点规划方法及系统，提升了复杂零件制造过程的检测效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明所提供的一种面向面特征的自适应形状测点规划方法流程示意图，如图1所示，本发明所提供的一种面向面特征的自适应形状测点规划方法，包括：
S101，获取零件模型的的三维空间曲面。
S102，将所述三维空间曲面映射到二维空间坐标系中，得到所述零件模型的二维UV平面。
S102，具体包括：
利用公式
Figure BDA0002872920940000061
得到二维UV平面；其中(x，y，z)为三维空间曲面的三维点坐标，(u，y)为二维空间坐标系中点的坐标，fx()、fy()以及fz()均为映射函数。
图2(b)中曲面上一点p(u,v)是图2(a)中平面上二维坐标(u,v)在三维曲面中的映射，所以定步长布点的方式，就是通过在二维平面中规划坐标(u,v)的位置，从而实现在曲面上的布点。二维UV平面的规划方法如图2(c)所示，根据U向和V向测点个数设置UV方向的测点间隔距离，从而绘制出网状平面，每个网格的交点即为需要布点的二维参数。
S103，根据所述二维UV平面获取所述零件模型的边界坐标(Umax，Umin，Vmax，Vmin)。
S103之后还包括：
根据所述二维UV平面和所述边界坐标分别向U向缩进第一设定距离以及向V向缩进第二设定距离，得到更新后的边界。
S104，根据所述边界坐标，采用定步长布点的方法，确定U向和V向的初始的布点个数。定步长布点的结果示意图如图3所示，一个曲面的最终形状从三维模型映射回二维平面。
图3(a)所选择的曲面的二维映射的形状近似矩形，图3(b)所选择的曲面的二维映射形状为不规则的形状。如图3中(a)图与图3(b)图最右侧的布点结果，对于这两类曲面，如果还是通过原始的方式进行布点，两种曲面的布点的结果都会与预期的测点个数以及排布方式有很大的出入并且也没有满足测点的规划原则。因此采用优化后的定步长布点进行规划。
S105，将U向和V向的初始的布点个数均扩大n倍，得到预布置的测点。其中，n不小于5。
即将UV方向测点个数加倍为dU*n和dV*n后，测点落在实际曲面上相比于直接布点不仅数量增加，而且测点的分布也更加适应曲面的形状，如图4所示，网格中的交点即为预布置的测点。
S106，利用所述初始的布点个数以及所述边界坐标对所述预布置的测点进行筛选，得到实际测点的个数和方向，并如图5所示。
以U向布点数作为二维数组的“行数”为例，则以每个V方向的测点个数作为二维数组的“列数”。
S106具体包括：
利用公式
Figure BDA0002872920940000071
确定U向的实际测点个数Usize。
根据公式
Figure BDA0002872920940000072
确定初始的布点个数中的实际测点的行数i。
利用公式
Figure BDA0002872920940000073
确定V向的实际测点个数Vsize。
利用公式
Figure BDA0002872920940000074
确定初始的布点个数中的实际测点的列数j。
其中，rSize为预布置的U向的测点中的个数，dU为U向的初始的布点个数，dU×n为扩大n倍后的U向的初始的布点个数，k为测点，cSize为预布置的V向的测点中的个数，dV为V向的初始的布点个数，dV×n为扩大n倍后的V向的初始的布点个数。
S107，根据所述实际测点的个数和方向进行所述零件模型的测点规划。
将自适应布点算法用于三维模型进行测试，测点结果如图6所示。测点的排布与曲面的形状相适应。
图7为本发明所提供的一种面向面特征的自适应形状测点规划系统结构示意图，如图7所示，本发明所提供的一种面向面特征的自适应形状测点规划系统，包括：
三维空间曲面获取模块701，用于获取零件模型的的三维空间曲面。
二维UV平面确定模块702，用于将所述三维空间曲面映射到二维空间坐标系中，得到所述零件模型的二维UV平面。
边界坐标获取模块703，用于根据所述二维UV平面获取所述零件模型的边界坐标。
初始的布点个数确定模块704，用于根据所述边界坐标，采用定步长布点的方法，确定U向和V向的初始的布点个数。
预布置的测点确定模块705，用于将U向和V向的初始的布点个数均扩大n倍，得到预布置的测点。
实际测点的个数和方向确定模块706，用于利用所述初始的布点个数以及所述边界坐标对所述预布置的测点进行筛选，得到实际测点的个数和方向；
测点规划模块707，用于根据所述实际测点的个数和方向进行所述零件模型的测点规划。
所述二维UV平面确定模块702具体包括：
二维UV平面确定单元，用于利用公式
Figure BDA0002872920940000081
得到二维UV平面；其中(x，y，z)为三维空间曲面的三维点坐标，(u，y)为二维空间坐标系中点的坐标，fx()、fy()以及fz()均为映射函数。
本发明所提供的一种面向面特征的自适应形状测点规划系统，还包括：
边界更新模块，用于根据所述二维UV平面和所述边界坐标分别向U向缩进第一设定距离以及向V向缩进第二设定距离，得到更新后的边界。
所述实际测点的个数和方向确定模块706具体包括：
U向的实际测点个数确定单元，用于利用公式
Figure BDA0002872920940000082
确定U向的实际测点个数Usize。
实际测点的行数确定单元，用于根据公式
Figure BDA0002872920940000091
确定初始的布点个数中的实际测点的行数i。
V向的实际测点个数确定单元，用于利用公式
Figure BDA0002872920940000092
确定V向的实际测点个数Vsize。
实际测点的列数确定单元，用于利用公式
Figure BDA0002872920940000093
确定初始的布点个数中的实际测点的列数j。
其中，rSize为预布置的U向的测点中的个数，dU为U向的初始的布点个数，dU×n为扩大n倍后的U向的初始的布点个数，k为测点，cSize为预布置的V向的测点中的个数，dV为V向的初始的布点个数，dV×n为扩大n倍后的V向的初始的布点个数。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种面向面特征的自适应形状测点规划方法，其特征在于，包括：
获取零件模型的的三维空间曲面；
将所述三维空间曲面映射到二维空间坐标系中，得到所述零件模型的二维UV平面；
根据所述二维UV平面获取所述零件模型的边界坐标；
根据所述边界坐标，采用定步长布点的方法，确定U向和V向的初始的布点个数；
将U向和V向的初始的布点个数均扩大n倍，得到预布置的测点；
利用所述初始的布点个数以及所述边界坐标对所述预布置的测点进行筛选，得到实际测点的个数和方向；
根据所述实际测点的个数和方向进行所述零件模型的测点规划。
2.根据权利要求1所述的一种面向面特征的自适应形状测点规划方法，其特征在于，所述将所述三维空间曲面映射到二维空间坐标系中，得到所述零件模型的二维UV平面，具体包括：
利用公式
Figure FDA0002872920930000011
得到二维UV平面；其中(x，y，z)为三维空间曲面的三维点坐标，(u，y)为二维空间坐标系中点的坐标，fx()、fy()以及fz()均为映射函数。
3.根据权利要求1所述的一种面向面特征的自适应形状测点规划方法，其特征在于，所述根据所述二维UV平面获取所述零件模型的边界坐标，之后还包括：
根据所述二维UV平面和所述边界坐标分别向U向缩进第一设定距离以及向V向缩进第二设定距离，得到更新后的边界。
4.根据权利要求1所述的一种面向面特征的自适应形状测点规划方法，其特征在于，所述利用所述初始的布点个数以及所述边界坐标对所述预布置的测点进行筛选，得到实际测点的个数和方向，具体包括：
利用公式
Figure FDA0002872920930000021
确定U向的实际测点个数Usize；
根据公式
Figure FDA0002872920930000022
确定初始的布点个数中的实际测点的行数i；
利用公式
Figure FDA0002872920930000023
确定V向的实际测点个数Vsize；
利用公式
Figure FDA0002872920930000024
确定初始的布点个数中的实际测点的列数j；
其中，rSize为预布置的U向的测点中的个数，dU为U向的初始的布点个数，dU×n为扩大n倍后的U向的初始的布点个数，k为测点，cSize为预布置的V向的测点中的个数，dV为V向的初始的布点个数，dV×n为扩大n倍后的V向的初始的布点个数。
5.一种面向面特征的自适应形状测点规划系统，其特征在于，包括：
三维空间曲面获取模块，用于获取零件模型的的三维空间曲面；
二维UV平面确定模块，用于将所述三维空间曲面映射到二维空间坐标系中，得到所述零件模型的二维UV平面；
边界坐标获取模块，用于根据所述二维UV平面获取所述零件模型的边界坐标；
初始的布点个数确定模块，用于根据所述边界坐标，采用定步长布点的方法，确定U向和V向的初始的布点个数；
预布置的测点确定模块，用于将U向和V向的初始的布点个数均扩大n倍，得到预布置的测点；
实际测点的个数和方向确定模块，用于利用所述初始的布点个数以及所述边界坐标对所述预布置的测点进行筛选，得到实际测点的个数和方向；
测点规划模块，用于根据所述实际测点的个数和方向进行所述零件模型的测点规划。
6.根据权利要求5所述的一种面向面特征的自适应形状测点规划系统，其特征在于，所述二维UV平面确定模块具体包括：
二维UV平面确定单元，用于利用公式
Figure FDA0002872920930000031
得到二维UV平面；其中(x，y，z)为三维空间曲面的三维点坐标，(u，y)为二维空间坐标系中点的坐标，fx()、fy()以及fz()均为映射函数。
7.根据权利要求5所述的一种面向面特征的自适应形状测点规划系统，其特征在于，还包括：
边界更新模块，用于根据所述二维UV平面和所述边界坐标分别向U向缩进第一设定距离以及向V向缩进第二设定距离，得到更新后的边界。
8.根据权利要求5所述的一种面向面特征的自适应形状测点规划系统，其特征在于，所述实际测点的个数和方向确定模块具体包括：
U向的实际测点个数确定单元，用于利用公式
Figure FDA0002872920930000032
确定U向的实际测点个数Usize；
实际测点的行数确定单元，用于根据公式
Figure FDA0002872920930000033
确定初始的布点个数中的实际测点的行数i；
V向的实际测点个数确定单元，用于利用公式
Figure FDA0002872920930000034
确定V向的实际测点个数Vsize；
实际测点的列数确定单元，用于利用公式
Figure FDA0002872920930000035
确定初始的布点个数中的实际测点的列数j；
其中，rSize为预布置的U向的测点中的个数，dU为U向的初始的布点个数，dU×n为扩大n倍后的U向的初始的布点个数，k为测点，cSize为预布置的V向的测点中的个数，dV为V向的初始的布点个数，dV×n为扩大n倍后的V向的初始的布点个数。
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