CN112906147A - 基于钣金多次折弯的地面干涉识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于钣金多次折弯的地面干涉识别方法，包括：建立钣金产品的三维模型；从所述钣金产品的三维模型中，识别出关键信息；对于每个折弯点，均识别出折弯点与地面是否发生干涉的结果；在每种加工状态下，如果识别到与地面发生干涉的折弯点，则输出加工状态与发生干涉的折弯点的对应关系，作为干涉识别结果。本发明的基于钣金多次折弯的地面干涉识别方法，能够自动对每种加工状态下的干涉情况进行识别，初步判断钣金折弯与地面的干涉情况，降低钣金成形可行性审查的工作量，减少主观判断的不准确性和模糊性，可提供强力的支撑数据，提供高速准确的干涉甄别方法，进而大大提前优化时间，有助于保障研发生产进度，并降低生产成本。

Description

基于钣金多次折弯的地面干涉识别方法

技术领域

本发明属于钣金可制造性识别技术领域，具体涉及一种基于钣金多次折弯的地面干涉识别方法。

背景技术

钣金件是当代机械中一种重要零部件，目前钣金折弯加工领域，对钣金进行工艺性审查是比较常用的流程，主要由工艺技术人员对设计的数学或几何钣金模型进行分析，初步实现成形过程中的可行性，研究需要进行走向的优化，并最终获得合理的加工工艺性。

对于该类钣金工艺的工艺性审查，通常包括成形过程干涉检查，干涉检查是指：检查钣金在弯曲转动折弯过程中，钣金与地面是否发生碰撞，如果发生碰撞，则发生干涉。目前，干涉检查主要方法为：开展钣金成形过程的运动仿真，检查钣金的干涉情况。此种干涉检查方法具有以下问题：干涉检查的工作量很大、主观判断因素较多，极大地影响钣金研发生产进度，并增加钣金生产成本。

由此，研发一种快速识别、快速判断、数据化、客观的钣金折弯过程的地面干涉识别方法，是目前急需解决的事情。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于钣金多次折弯的地面干涉识别方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种基于钣金多次折弯的地面干涉识别方法，包括以下步骤：

步骤1，建立并不断更新材料配置数据库；所述材料配置数据库存储钣金材料、钣金加工设备ID以及钣金加工设备的加工平台到地面的距离D的对应关系；

步骤2，建立钣金产品的三维模型；从所述钣金产品的三维模型中，识别出以下关键信息：

钣金产品的钣金材料；

折弯点，按从一端向末端，依次表示为折弯点A₀,A₁,…,A_n，其中，折弯点A_n表示钣金产品的末端端点；

相邻折弯点的长度，依次表示为：l₁,l₂,...,l_n，其中，l₁表示折弯点A₀到折弯点A₁的长度，l₂表示折弯点A₁到折弯点A₂的长度,...,l_n表示折弯点A_n-1到折弯点A_n的长度；

折弯点的折弯角度，依次表示为：a₀,a₁,...,a_n，其中，a₀表示折弯点A₀的折弯角度，a₁表示折弯点A₁的折弯角度,...,a_n表示折弯点a_n的折弯角度；其中，由于折弯点a_n为末端端点，因此，其折弯角度a_n为0；

步骤3，根据步骤2识别出的钣金产品的钣金材料，查找步骤1建立的材料配置数据库，得到对应的钣金加工设备ID和钣金加工设备的加工平台到地面的距离D；

步骤4，建立步骤3查找到的钣金加工设备ID对应的钣金加工设备三维模型；所述钣金加工设备三维模型包括下模具和上模具；所述下模具的表面为加工平面；

建立总坐标系；所述总坐标系为XY坐标系；X轴为下模具上表面平行线；Y轴为下模具和上模具的纵向中心线；X轴和Y轴交点为原点O；

步骤5，令i＝0；

步骤6，将钣金产品的三维模型置于下模具上表面，并使钣金产品的三维模型的折弯点A_i位于上模具和下模具之间的切口位置，钣金产品的三维模型状态为加工状态；

步骤7，折弯点A_i的绝对坐标(x_i,y_i)为：

步骤8，对于折弯点A_i+1,A_i+2,...,A_n，采用以下方法进行干涉检查：

步骤8.1，对于折弯点A_i+1，其绝对坐标(x_i+1,y_i+1)为：

步骤8.2，对于折弯点A_i+1,A_i+2,...,A_n，在各个折弯点建立相对坐标系，方法为：

在折弯点A_i+1建立相对坐标系(X_i+1,Y_i+1)，其中，折弯点A_i+1为原点O_i+1，过原点O_i+1的折弯点A_i到折弯点A_i+1的钣金延长线为X_i+1轴，Y_i+1轴与X_i+1轴垂直；

同样的：

在折弯点A_i+2建立相对坐标系(X_i+2,Y_i+2)，其中，折弯点A_i+2为原点O_i+2，过原点O_i+2的折弯点A_i+1到折弯点A_i+2的钣金延长线为X_i+2轴，Y_i+2轴与X_i+2轴垂直；

依此类推：

在折弯点A_n建立相对坐标系(X_n,Y_n)，其中，折弯点A_n为原点O_n，过原点O_n的折弯点A_n-1到折弯点A_n的钣金延长线为X_n轴，Y_n轴与X_n轴垂直；

步骤8.3，对于折弯点A_i+2,...,A_n中的任意折弯点，表示为折弯点A_j，其中，j＝i+2,i+3,...,n；

步骤8.3.1，折弯点A_j在其前一个折弯点A_j-1的相对坐标系(X_j-1,Y_j-1)中的相对坐标为(x"_j,y"_j)，通过以下公式计算：

步骤8.3.2，根据坐标点顺时针旋转平移矩阵，得出折弯点A_j的绝对坐标(x_j,y_j)为：

其中：相对坐标系(X_j,Y_j)为：XY坐标系绕垂直于XY平面的Z轴顺时针旋转一个角度θ_j，再平移一个向量后得到；

θ_j即为旋转角度，通过以下公式计算：

因此，将公式(5)代入公式(4)，得到折弯点A_j的绝对坐标(x_j,y_j)为：

步骤8.3.3，如果y_j≥0，则折弯点A_j与地面不会发生干涉；

如果y_j＜0，则进一步判断：如果|y_j|＜D，则折弯点A_j与地面不会发生干涉；如果|y_j|≥D，则折弯点A_j与地面会发生干涉；

由此识别出折弯点A_j与地面是否发生干涉的结果；

步骤8.3.4，因此，对于折弯点A_i+2,...,A_n中的每个折弯点，均识别出折弯点与地面是否发生干涉的结果；

对于折弯点A_i+1，通过步骤8.1计算出其绝对坐标(x_i+1,y_i+1)后，同样根据y_i+1，识别出折弯点A_i+1与地面是否发生干涉的结果；

步骤9，令i＝i+1；

判断i是否大于n-1；如果判断结果为否，则返回步骤6，使钣金产品的三维模型在下模具上表面移动，从而使下一个折弯点位于上模具和下模具之间的切口位置，并在此种姿态下进行折弯点与地面是否发生干涉的识别；

如果判断结果为是，则执行步骤10；

步骤10，在每种加工状态下，如果识别到与地面发生干涉的折弯点，则输出加工状态与发生干涉的折弯点的对应关系，作为干涉识别结果。

本发明提供的基于钣金多次折弯的地面干涉识别方法具有以下优点：

本发明的基于钣金多次折弯的地面干涉识别方法，能够自动对每种加工状态下的干涉情况进行识别，可取代钣金成形过程的运动仿真过程。通过计算，初步判断钣金折弯与地面的干涉情况，降低钣金成形可行性审查的工作量，减少主观判断的不准确性和模糊性，可提供强力的支撑数据，提供高速准确的干涉甄别方法，进而大大提前优化时间，有助于保障研发生产进度，并降低生产成本。

附图说明

图1为本发明提供的基于钣金多次折弯的地面干涉识别方法的坐标系建立示意图；

图2为本发明提供的基于钣金多次折弯的地面干涉识别方法的检测方式示意图；

图3为图2的简化示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种基于钣金多次折弯的地面干涉识别方法，属于钣金可制造性识别技术领域，参考图1，包括以下步骤：

S1、建立并不断更新材料配置数据库；

S2、从钣金产品的三维模型中识别出关键信息；

S3、根据关键信息计算每种加工状态下每个折弯点位置的绝对坐标；

S4、在每种加工状态下，分析钣金各折弯点位置与加工地面的距离，对比到折弯点轴线的距离，判断可能产生干涉的位置。

详细步骤参考图1-图3，包括：

步骤1，建立并不断更新材料配置数据库；所述材料配置数据库存储钣金材料、钣金加工设备ID以及钣金加工设备的加工平台到地面的距离D的对应关系；

步骤2，建立钣金产品的三维模型；从所述钣金产品的三维模型中，识别出以下关键信息：

钣金产品的钣金材料；

折弯点，按从一端向末端，依次表示为折弯点A₀,A₁,…,A_n，其中，折弯点A_n表示钣金产品的末端端点；

相邻折弯点的长度，依次表示为：l₁,l₂,...,l_n，其中，l₁表示折弯点A₀到折弯点A₁的长度，l₂表示折弯点A₁到折弯点A₂的长度,...,l_n表示折弯点A_n-1到折弯点A_n的长度；

折弯点的折弯角度，依次表示为：a₀,a₁,...,a_n，其中，a₀表示折弯点A₀的折弯角度，a₁表示折弯点A₁的折弯角度,...,a_n表示折弯点a_n的折弯角度；其中，由于折弯点a_n为末端端点，因此，其折弯角度a_n为0；

步骤3，根据步骤2识别出的钣金产品的钣金材料，查找步骤1建立的材料配置数据库，得到对应的钣金加工设备ID和钣金加工设备的加工平台到地面的距离D；

步骤4，建立步骤3查找到的钣金加工设备ID对应的钣金加工设备三维模型；所述钣金加工设备三维模型包括下模具和上模具；所述下模具的表面为加工平面；

建立总坐标系；所述总坐标系为XY坐标系；X轴为下模具上表面平行线；Y轴为下模具和上模具的纵向中心线；X轴和Y轴交点为原点O；

步骤5，令i＝0；

步骤6，将钣金产品的三维模型置于下模具上表面，并使钣金产品的三维模型的折弯点A_i位于上模具和下模具之间的切口位置，钣金产品的三维模型状态为加工状态；

步骤7，折弯点A_i的绝对坐标(x_i,y_i)为：

步骤8，对于折弯点A_i+1,A_i+2,...,A_n，采用以下方法进行干涉检查：

步骤8.1，对于折弯点A_i+1，其绝对坐标(x_i+1,y_i+1)为：

步骤8.2，对于折弯点A_i+1,A_i+2,...,A_n，在各个折弯点建立相对坐标系，方法为：

在折弯点A_i+1建立相对坐标系(X_i+1,Y_i+1)，其中，折弯点A_i+1为原点O_i+1，过原点O_i+1的折弯点A_i到折弯点A_i+1的钣金延长线为X_i+1轴，Y_i+1轴与X_i+1轴垂直；

同样的：

在折弯点A_i+2建立相对坐标系(X_i+2,Y_i+2)，其中，折弯点A_i+2为原点O_i+2，过原点O_i+2的折弯点A_i+1到折弯点A_i+2的钣金延长线为X_i+2轴，Y_i+2轴与X_i+2轴垂直；

依此类推：

在折弯点A_n建立相对坐标系(X_n,Y_n)，其中，折弯点A_n为原点O_n，过原点O_n的折弯点A_n-1到折弯点A_n的钣金延长线为X_n轴，Y_n轴与X_n轴垂直；

步骤8.3，对于折弯点A_i+2,...,A_n中的任意折弯点，表示为折弯点A_j，其中，j＝i+2,i+3,...,n；

步骤8.3.1，折弯点A_j在其前一个折弯点A_j-1的相对坐标系(X_j-1,Y_j-1)中的相对坐标为(x"_j,y"_j)，通过以下公式计算：

步骤8.3.2，根据坐标点顺时针旋转平移矩阵，得出折弯点A_j的绝对坐标(x_j,y_j)为：

其中：相对坐标系(X_j,Y_j)为：XY坐标系绕垂直于XY平面的Z轴顺时针旋转一个角度θ_j，再平移一个向量后得到；

θ_j即为旋转角度，通过以下公式计算：

因此，将公式(5)代入公式(4)，得到折弯点A_j的绝对坐标(x_j,y_j)为：

步骤8.3.3，如果y_j≥0，则折弯点A_j与地面不会发生干涉；

如果y_j＜0，则进一步判断：如果|y_j|＜D，则折弯点A_j与地面不会发生干涉；如果|y_j|≥D，则折弯点A_j与地面会发生干涉；

由此识别出折弯点A_j与地面是否发生干涉的结果；

步骤8.3.4，因此，对于折弯点A_i+2,...,A_n中的每个折弯点，均识别出折弯点与地面是否发生干涉的结果；

对于折弯点A_i+1，通过步骤8.1计算出其绝对坐标(x_i+1,y_i+1)后，同样根据y_i+1，识别出折弯点A_i+1与地面是否发生干涉的结果；

步骤9，令i＝i+1；

判断i是否大于n-1；如果判断结果为否，则返回步骤6，使钣金产品的三维模型在下模具上表面移动，从而使下一个折弯点位于上模具和下模具之间的切口位置，并在此种姿态下进行折弯点与地面是否发生干涉的识别；

如果判断结果为是，则执行步骤10；

步骤10，在每种加工状态下，如果识别到与地面发生干涉的折弯点，则输出加工状态与发生干涉的折弯点的对应关系，作为干涉识别结果。

本发明中，假设n＝7，则共有7个折弯点，因此，一共有7种加工状态，分别为：当折弯点A₀位于上下模具有加工点位时，为第7种加工状态；当折弯点A₁位于上下模具有加工点位时，为第6种加工状态；依此类推，当折弯点A₆位于上下模具有加工点位时，为第1种加工状态。在每种加工状态下，均识别每个折弯点的绝对坐标，从而判断每个折弯点是否发生地面干涉。因此，具有干涉检测结果全面的优点。

本发明提出的基于钣金多次折弯的地面干涉识别方法，包括：识别钣金设计产品的三维模型特征，测量关键信息；根据关键信息计算钣金在每种加工状态下的折弯点绝对坐标；分析钣金各折弯点与加工地面压合轴的距离，判断可能产生干涉的位置。

本发明的基于钣金多次折弯的地面干涉识别方法，能够自动对每种加工状态下的干涉情况进行识别，可取代钣金成形过程的运动仿真过程。通过计算，初步判断钣金折弯与地面的干涉情况，降低钣金成形可行性审查的工作量，减少主观判断的不准确性和模糊性，可提供强力的支撑数据，提供高速准确的干涉甄别方法，进而大大提前优化时间，有助于保障研发生产进度，并降低生产成本。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于钣金多次折弯的地面干涉识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，建立并不断更新材料配置数据库；所述材料配置数据库存储钣金材料、钣金加工设备ID以及钣金加工设备的加工平台到地面的距离D的对应关系；

步骤2，建立钣金产品的三维模型；从所述钣金产品的三维模型中，识别出以下关键信息：

钣金产品的钣金材料；

折弯点，按从一端向末端，依次表示为折弯点A₀,A₁,...,A_n，其中，折弯点A_n表示钣金产品的末端端点；

相邻折弯点的长度，依次表示为：l₁,l₂,...,l_n，其中，l₁表示折弯点A₀到折弯点A₁的长度，l₂表示折弯点A₁到折弯点A₂的长度,...,l_n表示折弯点A_n-1到折弯点A_n的长度；

折弯点的折弯角度，依次表示为：a₀,a₁,...,a_n，其中，a₀表示折弯点A₀的折弯角度，a₁表示折弯点A₁的折弯角度,...,a_n表示折弯点a_n的折弯角度；其中，由于折弯点a_n为末端端点，因此，其折弯角度a_n为0；

步骤3，根据步骤2识别出的钣金产品的钣金材料，查找步骤1建立的材料配置数据库，得到对应的钣金加工设备ID和钣金加工设备的加工平台到地面的距离D；

步骤4，建立步骤3查找到的钣金加工设备ID对应的钣金加工设备三维模型；所述钣金加工设备三维模型包括下模具和上模具；所述下模具的表面为加工平面；

建立总坐标系；所述总坐标系为XY坐标系；X轴为下模具上表面平行线；Y轴为下模具和上模具的纵向中心线；X轴和Y轴交点为原点O；

步骤5，令i＝0；

步骤6，将钣金产品的三维模型置于下模具上表面，并使钣金产品的三维模型的折弯点A_i位于上模具和下模具之间的切口位置，钣金产品的三维模型状态为加工状态；

步骤7，折弯点A_i的绝对坐标(x_i,y_i)为：

步骤8，对于折弯点A_i+1,A_i+2,...,A_n，采用以下方法进行干涉检查：

步骤8.1，对于折弯点A_i+1，其绝对坐标(x_i+1,y_i+1)为：

步骤8.2，对于折弯点A_i+1,A_i+2,...,A_n，在各个折弯点建立相对坐标系，方法为：

在折弯点A_i+1建立相对坐标系(X_i+1,Y_i+1)，其中，折弯点A_i+1为原点O_i+1，过原点O_i+1的折弯点A_i到折弯点A_i+1的钣金延长线为X_i+1轴，Y_i+1轴与X_i+1轴垂直；

同样的：

在折弯点A_i+2建立相对坐标系(X_i+2,Y_i+2)，其中，折弯点A_i+2为原点O_i+2，过原点O_i+2的折弯点A_i+1到折弯点A_i+2的钣金延长线为X_i+2轴，Y_i+2轴与X_i+2轴垂直；

依此类推：

在折弯点A_n建立相对坐标系(X_n,Y_n)，其中，折弯点A_n为原点O_n，过原点O_n的折弯点A_n-1到折弯点A_n的钣金延长线为X_n轴，Y_n轴与X_n轴垂直；

步骤8.3，对于折弯点A_i+2,...,A_n中的任意折弯点，表示为折弯点A_j，其中，j＝i+2,i+3,...,n；

步骤8.3.1，折弯点A_j在其前一个折弯点A_j-1的相对坐标系(X_j-1,Y_j-1)中的相对坐标为(x"_j,y"_j)，通过以下公式计算：

步骤8.3.2，根据坐标点顺时针旋转平移矩阵，得出折弯点A_j的绝对坐标(x_j,y_j)为：

其中：相对坐标系(X_j,Y_j)为：XY坐标系绕垂直于XY平面的Z轴顺时针旋转一个角度θ_j，再平移一个向量后得到；

θ_j即为旋转角度，通过以下公式计算：

因此，将公式(5)代入公式(4)，得到折弯点A_j的绝对坐标(x_j,y_j)为：

步骤8.3.3，如果y_j≥0，则折弯点A_j与地面不会发生干涉；

如果y_j＜0，则进一步判断：如果|y_j|＜D，则折弯点A_j与地面不会发生干涉；如果|y_j|≥D，则折弯点A_j与地面会发生干涉；

由此识别出折弯点A_j与地面是否发生干涉的结果；

步骤8.3.4，因此，对于折弯点A_i+2,...,A_n中的每个折弯点，均识别出折弯点与地面是否发生干涉的结果；

对于折弯点A_i+1，通过步骤8.1计算出其绝对坐标(x_i+1,y_i+1)后，同样根据y_i+1，识别出折弯点A_i+1与地面是否发生干涉的结果；

步骤9，令i＝i+1；

判断i是否大于n-1；如果判断结果为否，则返回步骤6，使钣金产品的三维模型在下模具上表面移动，从而使下一个折弯点位于上模具和下模具之间的切口位置，并在此种姿态下进行折弯点与地面是否发生干涉的识别；

如果判断结果为是，则执行步骤10；

步骤10，在每种加工状态下，如果识别到与地面发生干涉的折弯点，则输出加工状态与发生干涉的折弯点的对应关系，作为干涉识别结果。

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