CN114897110B - 群孔测量摆角规划方法、可读介质和设备 - Google Patents

群孔测量摆角规划方法、可读介质和设备 Download PDF

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CN114897110B CN202210830966.2A CN202210830966A CN114897110B CN 114897110 B CN114897110 B CN 114897110B CN 202210830966 A CN202210830966 A CN 202210830966A CN 114897110 B CN114897110 B CN 114897110B
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Abstract

本发明涉及在机检测技术领域，公开了孔特征的群孔测量摆角规划方法、可读介质和设备，用于解决在机检测孔特征测量摆角计算不便、群孔测量摆角数量过多而因此的在机检测效率低下的问题。具体的测量摆角规划方法包括以下步骤：1、获取待测孔与测针特征参数；2、计算测量夹角阈值，并确定迭代的初始条件和终止条件；3、执行聚类，更新聚类集合与测量法矢集合，并计算候选种子；5更新中种子集合
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，迭代优化；6、判断迭代次数是否越界；7、增加候选种子至种子集合；8、迭代优化，直到聚类收敛；9、测量法矢集合转化为测量摆角集合。本发明优化规划孔特征测量摆角，并将相近摆角进行聚类，减少测量角度，节省测头标定时间，提高在机检测效率。

Description

群孔测量摆角规划方法、可读介质和设备
技术领域
本发明涉及在机检测技术领域，具体的说，是群孔测量摆角规划方法、可读介质和设备，用于在机检测时对测量摆角进行合理高效地规划。
背景技术
在机检测能够在不拆卸工件的条件下完成对零件尺寸的测量，从而避免二次装夹带来的安装误差、包庇零件变形、测量效率损失等问题，以提高测量质量和测量效率，在航空制造业中得到了越来越广泛的应用。但在测量孔特征时，测针需要进入孔内部，由于孔内开敞性差，需严格控制测针摆角和孔轴线夹角，若夹角太大，容易发生测量干涉；若夹角太小，测量摆角将急剧增加，测量效率降低。因此，如何确定孔特征的在机检测的测量摆角，是在机检测的关键技术。
目前，在确定孔位测量摆角时，主要有如下两种方式：一是直接沿法式方向测量孔位，此方法确定摆角容易，但测量角度多，测针标定效率低，对结构复杂、孔数量庞大的零件，标定时间甚至远超加工时间与测量时间；二是对轴线相近的孔，大致判断可行的测量摆角，使用仿真软件进行干涉仿真，最终确定可行的摆角；此方法可有效减少测量角度，但需反复尝试与修正，效率较低，对于复杂零件，人工不可能完成。
如现有技术如公开号为CN112033331A的中国专利《一种基于三坐标测针的群孔测量摆角规划方法》所公开的摆角规划方法是一种暴力解法，即将所有可能的测量摆角列出，然后按照“能够测量的孔特征最多”为原则进行摆角优选，直到完成所有孔特征的摆角规划为止。该方法虽能实现摆角规划，但其以枚举的方式进行依次运算仍旧效率较低、且实际操作过程中存在遗漏或者重复计算的可能。
发明内容
本发明的目的在于现有技术所存在的缺陷，提供一种孔特征的群孔测量摆角规划方法、可读介质和设备，解决在机检测孔特征测量摆角计算不便、群孔测量摆角数量过多而引起的在机检测效率低下的问题；通过获取孔特征法矢集合、测针参数等参数，计算出孔与测针不发生干涉时测针轴线与孔轴线之间的夹角阈值，并设置聚类迭代的初始条件和终止条件；继而以孔特征法矢集合为数据集进行聚类迭代，获得测量法矢集合，直至聚类收敛时停止聚类迭代，将测量发矢集合转换为测量摆角集合，至此，完成测量摆角的规划过程；通过上述方法，实现了测量摆角的自动规划，简化操作步骤同时避免了规划过程出现遗漏或重复。
本发明通过下述技术方案实现：
首先，本发明提供了一种群孔测量摆角规划方法，用于在机检测孔特征，包括以下步骤：
步骤S1：获取孔特征法矢集合、测针参数、测量深度和容差信息；
步骤S2：根据测针参数、测量深度和容差信息，计算出孔与测针不发生干涉时测针轴线与孔轴线之间的夹角阈值；设置迭代聚类初始条件、初始化种子集合、设置迭代聚类终止条件；
步骤S3：执行聚类：以孔特征法矢集合为数据集，计算聚类集合和测量法矢集合，并计算候选种子；
步骤S4：判断聚类收敛性：若聚类收敛，则执行步骤S6；若聚类不收敛，则执行步骤S5；
步骤S5：先更新种子集合；然后，若当前迭代次数小于等于最大迭代次数，则当前迭代次数增加一次，并重新依次执行步骤S3、步骤S4；若当前迭代次数大于最大迭代次数，则当前聚类规模加一，即增加候选种子至当前种子集合形成新的种子集合，并重新执行步骤S3、步骤S4；
步骤S6：将测量法矢集合转化为测量摆角集合，输出测量摆角集合并结束程序。
本发明中，孔特征法矢集合表示为
Figure 631970DEST_PATH_IMAGE001
、容差信息表示为tol、测量深度表示为h、夹角阈值表示为
Figure 611427DEST_PATH_IMAGE002
；聚类集合表示为
Figure 187902DEST_PATH_IMAGE003
，聚类规模表示为T，聚类集合
Figure 379849DEST_PATH_IMAGE003
中聚类子集数量由聚类规模T决定，聚类子集表示为
Figure 990959DEST_PATH_IMAGE004
，聚类子集
Figure 613088DEST_PATH_IMAGE004
的角标i表示在其聚类集合
Figure 67072DEST_PATH_IMAGE003
中的序号；种子集合表示为
Figure 62710DEST_PATH_IMAGE005
，种子集合
Figure 528327DEST_PATH_IMAGE005
中元素为种子，并将种子表示为
Figure 584007DEST_PATH_IMAGE006
，其中角标j表示种子
Figure 869495DEST_PATH_IMAGE006
在种子集合
Figure 403245DEST_PATH_IMAGE005
中的序号，种子集合
Figure 457788DEST_PATH_IMAGE005
中种子
Figure 687300DEST_PATH_IMAGE006
数量与聚类规模T相等，待加入种子集合
Figure 725663DEST_PATH_IMAGE005
中种子为候选种子并用
Figure 531945DEST_PATH_IMAGE007
表示；当前迭代次数表示为n，最大迭代次数表示为
Figure 972154DEST_PATH_IMAGE008
；测量法矢集合表示为
Figure 104058DEST_PATH_IMAGE009
，测量摆角集合表示为
Figure 364138DEST_PATH_IMAGE010
。
为了更好地完善本发明，进一步优化地，所述测针参数包括测头直径和测杆直径，侧杆直径表示为d、测头直径表示为D。
为了更好地完善本发明，进一步优化地，所述容差信息的取值大于等于0.5°
为了更好地完善本发明，进一步优化地，根据容差信息tol、侧杆直径d、测头直径D、测量深度h，通过以下公式计算夹角阈值
Figure 239690DEST_PATH_IMAGE002
：
Figure 268826DEST_PATH_IMAGE011
。
为了更好地完善本发明，进一步优化地，设置所述迭代聚类初始条件为：初始聚类规模为1、当前迭代次数为1；初始化种子集合为：将孔特征法矢中第一个元素作为种子集合的唯一种子；设置所述迭代聚类终止条件：确定最大迭代次数。
为了更好地完善本发明，进一步优化地，在步骤S3中，通过以下具体步骤计算得到聚类集合和测量法矢集合，具体步骤如下：
步骤S31：以孔特征法矢集合中第i元素与种子集合中各种子分别形成的夹角，加入第i夹角集合中作为元素；
步骤S32：若种子集合中第j种子，与孔特征法矢集合中第i元素形成夹角，为第i夹角集合取值最小的元素；则将孔特征法矢集合中第i元素加入聚类集合中第j聚类子集，对应将种子集合中第j种子加入测量法矢集合；其中，{i∈Z|1≤i≤N}，N为孔特征法矢集合中元素的数量；
步骤S33：遍历聚类集合，将聚类集合中第j聚类子集的各元素与种子集合中第j种子形成的夹角加入候选集合作为元素，候选集合中元素取得最大值时对应的聚类集合中第j个聚类子集的特定元素作为候选种子；其中，{j∈Z|1≤j≤M}，M为种子集合中种子的数量。
为了更好地完善本发明，进一步优化地，所述聚类集合中聚类子集与种子集合中种子顺次一一对应。
为了更好地完善本发明，进一步优化地，当所述候选集合中元素取得的最大值大于夹角阈值，则判定聚类不收敛，否则判定聚类收敛。
为了更好地完善本发明，进一步优化地，步骤S5中更新种子集合的方法为：将聚类集合中各聚类子集一一转换为新的种子集合中各种子；具体为使用各聚类子集中元素平均值依次作为新的种子集合中的各种子，可用如下公式表示：
Figure 102790DEST_PATH_IMAGE012
；此式中种子
Figure 584587DEST_PATH_IMAGE013
以
Figure 263830DEST_PATH_IMAGE014
的形式表示，角标j表示该种子在种子集合中的序号，
Figure 415981DEST_PATH_IMAGE015
定义了种子
Figure 155267DEST_PATH_IMAGE013
在空间直角坐标系X、Y、Z方向上的比例值；聚类子集
Figure 389939DEST_PATH_IMAGE004
中，角标i表示该聚类子集在聚类集合中的序号，上式中的角标j与角标i相等。
为了更好地完善本发明，进一步优化地，其中测量法矢集合为
Figure 607294DEST_PATH_IMAGE009
，测量法矢集合
Figure 876601DEST_PATH_IMAGE009
的元素为
Figure 786788DEST_PATH_IMAGE016
；所述测量摆角集合
Figure 243177DEST_PATH_IMAGE010
中各元素
Figure 264223DEST_PATH_IMAGE017
通过以下公式求得：
Figure 122458DEST_PATH_IMAGE018
Figure 203546DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 147231DEST_PATH_IMAGE020
。其中，式中
Figure 971968DEST_PATH_IMAGE021
表示测量法矢，i表示测量法矢在X轴坐标值，j表示测量法矢在Y轴坐标值，k表示测量法矢在Z轴坐标值，
Figure 230516DEST_PATH_IMAGE022
定义了测量法矢
Figure 951347DEST_PATH_IMAGE021
在X、Y、Z方向上的比例值；
Figure 647908DEST_PATH_IMAGE017
表示测量摆角，
Figure 10756DEST_PATH_IMAGE023
表示测量时A轴工作角度，
Figure 109162DEST_PATH_IMAGE024
表示测量时C轴工作角度；V为标注测量法矢和测量摆角序号的角标，测量法矢和测量摆角依顺序一一对应。
其次，本发明提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现以上任一项所述的群孔测量摆角规划方法。
一种电子设备，包括：
处理器；
存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；
其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行以上任一项所述的群孔测量摆角规划方法。
有益效果：本发明优化规划孔特征测量摆角，并将相近摆角进行聚类，减少测量角度，节省测头标定时间，提高在机检测效率。
附图说明
下面将结合附图对技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
图1为本发明提供的群孔测量摆角规划方法的流程示意图；
图2为本发明中测针在被测孔内时的状态示意图。
具体实施方式
以下结合实施例的具体实施方式，对本发明创造的上述内容再做进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段作出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。
以下实施例通过将本发明的方法与现有技术所公开的方法进行对比进行演示说明。
实施例1：
本实施例提供一种群孔测量摆角规划方法，用于在机检测孔特征，具体包括以下步骤：
步骤S1：获取孔特征法矢集合、测针参数、测量深度和容差信息；
步骤S2：根据测针参数、测量深度和容差信息，计算出孔与测针不发生干涉时测针轴线与孔轴线之间的夹角阈值；设置迭代聚类初始条件、初始化种子集合、设置迭代聚类终止条件；
步骤S3：执行聚类：以孔特征法矢集合为数据集，计算聚类集合和测量法矢集合，并计算候选种子；
步骤S4：判断聚类收敛性：若聚类收敛，则执行步骤S6；若聚类不收敛，则执行步骤S5；
步骤S5：先更新种子集合；然后，若当前迭代次数小于等于最大迭代次数，则当前迭代次数增加一次，并重新依次执行步骤S3、步骤S4；若当前迭代次数大于最大迭代次数，则当前聚类规模加一，即增加候选种子至当前种子集合形成新的种子集合，然后当前迭代次数回归初始值，并重新执行步骤S3、步骤S4；
步骤S6：将测量法矢集合转化为测量摆角集合，输出测量摆角集合并结束程序。
本发明中，孔特征法矢集合表示为
Figure 895DEST_PATH_IMAGE001
、参阅图2容差信息表示为tol且该容差信息为示测针轴线所被允许的角度偏离范围、测量深度表示为h、夹角阈值表示为
Figure 184751DEST_PATH_IMAGE002
；聚类集合表示为
Figure 351290DEST_PATH_IMAGE003
，聚类规模表示为T，聚类集合
Figure 773045DEST_PATH_IMAGE003
中聚类子集数量由聚类规模T决定，聚类子集表示为
Figure 366837DEST_PATH_IMAGE004
，聚类子集
Figure 772410DEST_PATH_IMAGE004
的角标i表示在其聚类集合
Figure 666942DEST_PATH_IMAGE003
中的序号；种子集合表示为
Figure 5519DEST_PATH_IMAGE005
，种子集合
Figure 770213DEST_PATH_IMAGE005
中元素为种子，并将种子表示为
Figure 663082DEST_PATH_IMAGE006
，其中角标j表示种子
Figure 171424DEST_PATH_IMAGE006
在种子集合
Figure 833350DEST_PATH_IMAGE025
中的序号，种子集合
Figure 37454DEST_PATH_IMAGE005
中种子
Figure 417619DEST_PATH_IMAGE006
数量与聚类规模T相等，待加入种子集合
Figure 464073DEST_PATH_IMAGE005
中种子为候选种子并用
Figure 777242DEST_PATH_IMAGE007
表示；当前迭代次数表示为n，最大迭代次数表示为
Figure 883739DEST_PATH_IMAGE008
；测量法矢集合表示为
Figure 485621DEST_PATH_IMAGE026
，测量摆角集合表示为
Figure 335766DEST_PATH_IMAGE010
。
进一步完善本实施例：所述测针参数包括测头直径和测杆直径，侧杆直径表示为d、测头直径表示为D。
进一步完善本实施例：所述容差信息的取值大于等于0.5°，即tol≥05°。
进一步完善本实施例：请参阅图2，根据容差信息tol、侧杆直径d、测头直径D、测量深度h，通过以下公式计算夹角阈值
Figure 706704DEST_PATH_IMAGE002
：
Figure 984102DEST_PATH_IMAGE027
。
进一步完善本实施例：设置所述迭代聚类初始条件为：聚类规模的初始值为1、迭代次数的初始值为1；初始化种子集合为：将孔特征法矢中第一个元素作为种子集合的唯一种子；确定各聚类规模共同遵循的最大迭代次数，其中最大迭代次数为5。
进一步完善本实施例：在步骤S3中，通过以下具体步骤计算得到聚类集合和测量法矢集合，具体步骤如下：
步骤S31：以孔特征法矢集合中第i元素与种子集合中各种子分别形成的夹角，加入第i夹角集合中作为元素；
步骤S32：若种子集合中第j种子，与孔特征法矢集合中第i元素形成夹角，为第i夹角集合取值最小的元素；则将孔特征法矢集合中第i元素加入聚类集合中第j聚类子集，对应将种子集合中第j种子加入测量法矢集合；其中，{i∈Z|1≤i≤N}，N为孔特征法矢集合中元素的数量；
步骤S33：遍历聚类集合，将聚类集合中第j聚类子集的各元素与种子集合中第j种子形成的夹角加入候选集合作为元素，候选集合中元素取得最大值时对应的聚类集合中第j个聚类子集的特定元素作为候选种子；其中，{j∈Z|1≤j≤M}，M为种子集合中种子的数量。
进一步完善本实施例：所述聚类集合中聚类子集与种子集合中种子顺次一一对应。
进一步完善本实施例：当所述候选集合中元素取得的最大值大于夹角阈值，则判定聚类不收敛，否则判定聚类收敛。
进一步完善本实施例：步骤S5中更新种子集合的方法为：将聚类集合中各聚类子集一一转换为新的种子集合中各种子；具体为使用各聚类子集中元素平均值依次作为新的种子集合中的各种子，可用如下公式表示：
Figure 807701DEST_PATH_IMAGE012
；此上式中种子
Figure 461536DEST_PATH_IMAGE013
以
Figure 955490DEST_PATH_IMAGE028
的形式表示，角标j表示该种子在种子集合中的序号，
Figure 403789DEST_PATH_IMAGE029
定义了种子
Figure 980264DEST_PATH_IMAGE013
在空间直角坐标系X、Y、Z方向上的比例值；聚类子集
Figure 296845DEST_PATH_IMAGE004
中，角标i表示该聚类子集在聚类集合中的序号，上式中的角标j与角标i相等。
进一步完善本实施例：其中测量法矢集合为
Figure 642375DEST_PATH_IMAGE009
，测量法矢集合
Figure 792734DEST_PATH_IMAGE009
的元素为
Figure 590926DEST_PATH_IMAGE016
；所述测量摆角集合
Figure 586564DEST_PATH_IMAGE010
中各元素
Figure 777812DEST_PATH_IMAGE017
通过以下公式求得：
Figure 99072DEST_PATH_IMAGE018
Figure 650139DEST_PATH_IMAGE019
；
Figure 183888DEST_PATH_IMAGE020
。其中，上式中
Figure 504011DEST_PATH_IMAGE021
表示测量法矢，i表示测量法矢在X轴坐标值，j表示测量法矢在Y轴坐标值，k表示测量法矢在Z轴坐标值，
Figure 28796DEST_PATH_IMAGE022
定义了测量法矢
Figure 801580DEST_PATH_IMAGE021
在X、Y、Z方向上的比例值；
Figure 139020DEST_PATH_IMAGE017
表示测量摆角，
Figure 579229DEST_PATH_IMAGE023
表示测量时A轴工作角度，
Figure 445553DEST_PATH_IMAGE024
表示测量时C轴工作角度；V为标注测量法矢和测量摆角序号的角标，测量法矢和测量摆角依顺序一一对应。
实施例2：
本实施例利用实施例1所提供群孔测量摆角规划方法，并在如下实施条件下进行具体实施：
Figure 974142DEST_PATH_IMAGE030
孔特征法矢集合
Figure 849694DEST_PATH_IMAGE031
：
Figure 144410DEST_PATH_IMAGE032
Figure 181636DEST_PATH_IMAGE033
测量深度
Figure 194591DEST_PATH_IMAGE034
=3mm、容差信息
Figure 873834DEST_PATH_IMAGE035
=0.5°、测杆直径
Figure 757477DEST_PATH_IMAGE036
=1.5mm、测头直径
Figure 231183DEST_PATH_IMAGE037
=2mm；
Figure 997014DEST_PATH_IMAGE038
机床结构为AC摆角五轴机床，形成范围为：A：-90°至90°，C：-180°至180°。
本实施例提供了群孔测量摆角规划方法，如图1所示的流程图，其中以本实施例提供的实施条件进行具体实施操作步骤如下：
步骤S1：获取孔特征法矢集合
Figure 214369DEST_PATH_IMAGE001
：
Figure 17764DEST_PATH_IMAGE039
获取测量深度
Figure 521427DEST_PATH_IMAGE034
=3mm、容差信息
Figure 243395DEST_PATH_IMAGE035
=0.5°，获取测针参数，测针参数包括测杆直径
Figure 264441DEST_PATH_IMAGE036
=1.5mm、测头直径
Figure 122675DEST_PATH_IMAGE037
=2mm；
步骤S2：设置迭代聚类初始条件：初始聚类规模T=1，当前迭代次数n=1；初始化种子集合
Figure 203764DEST_PATH_IMAGE005
：将孔特征法矢
Figure 413028DEST_PATH_IMAGE001
中第一个元素作为种子集合
Figure 706606DEST_PATH_IMAGE005
的唯一种子
Figure 684926DEST_PATH_IMAGE040
，可以表示为
Figure 671337DEST_PATH_IMAGE005
=
Figure 382546DEST_PATH_IMAGE001
（1）=
Figure 745394DEST_PATH_IMAGE041
，设置迭代聚类终止条件：各聚类规模下的共同遵循的最大迭代次数
Figure 578221DEST_PATH_IMAGE008
=5；计算测量不干涉条件下测针轴线与孔轴线的夹角阈值
Figure 735533DEST_PATH_IMAGE002
，得到
Figure 919390DEST_PATH_IMAGE002
=3.9272°。
步骤S3：执行聚类：以孔特征法矢集合为数据集，以测量摆角集合为目标集，计算聚类集合
Figure 820349DEST_PATH_IMAGE003
与测量法矢集合
Figure 507683DEST_PATH_IMAGE026
，并计算候选种子
Figure 101475DEST_PATH_IMAGE007
。
步骤S31：计算孔特征法矢集合
Figure 507049DEST_PATH_IMAGE001
中各元素
Figure 477279DEST_PATH_IMAGE042
与种子集合
Figure 284698DEST_PATH_IMAGE005
中各种子
Figure 52321DEST_PATH_IMAGE006
之间的夹角
Figure 945191DEST_PATH_IMAGE043
为第一夹角；
Figure 922374DEST_PATH_IMAGE044
；
Figure 849879DEST_PATH_IMAGE045
；
Figure 785474DEST_PATH_IMAGE046
；
Figure 165639DEST_PATH_IMAGE047
；
此时存在种子结集合
Figure 212093DEST_PATH_IMAGE025
中唯一种子
Figure 728525DEST_PATH_IMAGE040
与孔特征法矢集合
Figure 835021DEST_PATH_IMAGE001
中各元素的夹角取得第i夹角集合中取值最小的元素，表示为：
Figure 702483DEST_PATH_IMAGE048
=
Figure 552627DEST_PATH_IMAGE049
，则将
Figure 192075DEST_PATH_IMAGE042
加入到聚类集合
Figure 469472DEST_PATH_IMAGE003
的第一个聚类子集
Figure 293072DEST_PATH_IMAGE050
，将
Figure 946907DEST_PATH_IMAGE040
加入到测量法矢集合
Figure 437931DEST_PATH_IMAGE026
；
Figure 886230DEST_PATH_IMAGE050
=
Figure 728284DEST_PATH_IMAGE051
；
Figure 654652DEST_PATH_IMAGE052
；
步骤S33：遍历聚类集
Figure 265762DEST_PATH_IMAGE003
，聚类子集中
Figure 150541DEST_PATH_IMAGE050
=
Figure 214312DEST_PATH_IMAGE051
各元素到对应种子
Figure 678792DEST_PATH_IMAGE040
的夹角加入候选集合作为元素，候选集合的元素
Figure 412917DEST_PATH_IMAGE053
取得最大值为
Figure 203018DEST_PATH_IMAGE054
=45.0021°，并从取得最大值
Figure 488506DEST_PATH_IMAGE054
的元素
Figure 553414DEST_PATH_IMAGE053
中
Figure 873537DEST_PATH_IMAGE055
取出作为候选种子
Figure 834540DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 872903DEST_PATH_IMAGE056
。
步骤S4：判断聚类收敛性：若候选集合中的元素最大值
Figure 210343DEST_PATH_IMAGE054
大于夹角阈值
Figure 384973DEST_PATH_IMAGE002
则聚类不收敛，反之则收敛；此时
Figure 516877DEST_PATH_IMAGE054
>,聚类不收敛；
步骤S5：聚类不收敛则更新种子集合：更新后的种子集合
Figure 33747DEST_PATH_IMAGE005
中唯一种子
Figure 955304DEST_PATH_IMAGE040
=
Figure 781178DEST_PATH_IMAGE057
=（0.0884,-0.148,0.9094），当前迭代次数n=1≤5=
Figure 818404DEST_PATH_IMAGE008
，则迭代次数加1，记迭代次数
Figure 834289DEST_PATH_IMAGE058
，开始在聚类规模T=1不变的情况下的重复执行步骤S3至步骤S4，直到
Figure 513532DEST_PATH_IMAGE059
时：
Figure 928333DEST_PATH_IMAGE050
=
Figure 136460DEST_PATH_IMAGE051
=
Figure 371133DEST_PATH_IMAGE060
Figure 854067DEST_PATH_IMAGE052
=
Figure 592215DEST_PATH_IMAGE061
Figure 767982DEST_PATH_IMAGE054
=34.269°；
Figure 489950DEST_PATH_IMAGE007
=
Figure 245417DEST_PATH_IMAGE062
聚类仍不收敛，且此时
Figure 369230DEST_PATH_IMAGE063
。此时，令聚类规模加一，记新的聚类规模
Figure 453249DEST_PATH_IMAGE064
，增加候选种子
Figure 396934DEST_PATH_IMAGE007
至原种子集合
Figure 221670DEST_PATH_IMAGE025
，则新的种子集合
Figure 199991DEST_PATH_IMAGE065
：
Figure 451980DEST_PATH_IMAGE066
重新执行步骤S3至步骤S4，
Figure 148541DEST_PATH_IMAGE050
=
Figure 839285DEST_PATH_IMAGE067
=
Figure 672112DEST_PATH_IMAGE068
Figure 829424DEST_PATH_IMAGE069
=
Figure 747701DEST_PATH_IMAGE070
=
Figure 917170DEST_PATH_IMAGE071
Figure 870083DEST_PATH_IMAGE072
=
Figure 463875DEST_PATH_IMAGE073
Figure 869449DEST_PATH_IMAGE054
=14.577°>
Figure 574100DEST_PATH_IMAGE074
聚类不收敛，
Figure 381519DEST_PATH_IMAGE058
，更新种子集合：
Figure 301806DEST_PATH_IMAGE040
=
Figure 194676DEST_PATH_IMAGE075
=
Figure 437438DEST_PATH_IMAGE076
；
Figure 364943DEST_PATH_IMAGE077
=
Figure 300538DEST_PATH_IMAGE078
=
Figure 415124DEST_PATH_IMAGE062
；
步骤S10：再次重复步骤S3至步骤S6，
Figure 727157DEST_PATH_IMAGE072
=
Figure 512098DEST_PATH_IMAGE079
Figure 618594DEST_PATH_IMAGE054
=3.885°<
Figure 220477DEST_PATH_IMAGE074
聚类收敛，退出循环，输出
Figure 70621DEST_PATH_IMAGE026
。
步骤S11：将测量法矢集合
Figure 707139DEST_PATH_IMAGE026
转化为测量摆角集合
Figure 718957DEST_PATH_IMAGE010
。
Figure 73715DEST_PATH_IMAGE010
=
Figure 461971DEST_PATH_IMAGE080
取整后：
Figure 218575DEST_PATH_IMAGE010
=
Figure 401294DEST_PATH_IMAGE081
该集合即为孔特征法矢集合
Figure 977769DEST_PATH_IMAGE001
对应的摆角集合。
对比例：
本对比例提供的是，根据公开号为CN112033331A的中国专利《一种基于三坐标测针的群孔测量摆角规划方法》所公开的技术方案，所作出的群孔测量摆角规划方法，具体步骤如下：
步骤S1：获取孔特征法矢集合
Figure 172646DEST_PATH_IMAGE001
：
Figure 783756DEST_PATH_IMAGE032
测量深度
Figure 402956DEST_PATH_IMAGE034
=3mm、容差信息
Figure 466727DEST_PATH_IMAGE035
=0.5°、测杆直径
Figure 462365DEST_PATH_IMAGE036
=1.5mm、测头直径
Figure 927981DEST_PATH_IMAGE037
=2mm；
步骤S12：计算测量不干涉条件下，设置初始聚类规模
Figure 452503DEST_PATH_IMAGE082
，初始化种子集合
Figure 3570DEST_PATH_IMAGE005
=
Figure 802899DEST_PATH_IMAGE001
（1）=
Figure 123022DEST_PATH_IMAGE041
，设置各聚类规模下的最大聚类迭代次数
Figure 84025DEST_PATH_IMAGE008
=5，当前迭代次数
Figure 113599DEST_PATH_IMAGE083
，测针轴线与孔轴线的夹角阈值
Figure 559361DEST_PATH_IMAGE002
:
Figure 733991DEST_PATH_IMAGE002
=3.9272°。
步骤S3：将机床摆角范围按2
Figure 134404DEST_PATH_IMAGE084
离散化，产生机床节点A1：
Figure 660063DEST_PATH_IMAGE085
步骤S4：对于
Figure 801194DEST_PATH_IMAGE001
中每一个元素
Figure 830330DEST_PATH_IMAGE086
，求解A1中与其夹角不大于
Figure 398715DEST_PATH_IMAGE084
的元素：
在A1中，与（0.0000,0.0000,1.0000）夹角不大于3.9272°的有（0.32,1.24）
与（0.0000,0.0712,0.9503）夹角不大于3.9272°的有（0.32,1.24）
与（0.0000,0.0508,0.9802）夹角不大于3.9272°的有（0.32,1.24）
没有与（0.3536,-0.6124,0.7071）夹角不大于3.9272°的元素。
步骤S5：A11=（0.32,1.24）对应3个
Figure 146091DEST_PATH_IMAGE001
中元素，是A1所有节点对应元素最多的节点，Y1={
Figure 825334DEST_PATH_IMAGE087
}。
步骤S6：Y1不为空，从
Figure 505714DEST_PATH_IMAGE001
中删除Y1；
步骤S7：从
Figure 510579DEST_PATH_IMAGE001
中删除Y1，
Figure 745251DEST_PATH_IMAGE001
=（0.3536,-0.6124,0.7071），
Figure 231115DEST_PATH_IMAGE001
不为空，执行S4；
步骤S8；在A1中，没有与（0.3536,-0.6124,0.7071）夹角不大于3.9272°的元素。
步骤S9：A1任意元素均对应0个
Figure 234843DEST_PATH_IMAGE001
中元素，Y1为空集；
步骤S10：剩余节点已经不能测量剩余的孔，则需要减小间隔再次划分产生更密集的节点；
步骤S11：执行步骤S3，将机床摆角范围按
Figure 145030DEST_PATH_IMAGE084
重新离散化，产生机床节点A2：
A2=
Figure 866999DEST_PATH_IMAGE088
；
步骤S12：对于
Figure 888044DEST_PATH_IMAGE001
中每一个元素
Figure 746279DEST_PATH_IMAGE089
，求解A2中与其夹角不大于
Figure 561788DEST_PATH_IMAGE084
的元素：
在A1中，与（0.0000,0.0000,1.0000）夹角不大于3.9272°的有（-0.25,1.24）（3.33,1.24），（-0.25,5.34），（3.33,5.34）；
与（0.0000,0.0712,0.9503）夹角不大于3.9272°的有（-0.25,1.24），（3.33,1.24），（-0.25,5.34），（-3.43,5.34）；
与（0.0000,0.0508,0.9802）夹角不大于3.9272°的有（-0.25,1.24），（3.33,1.24），（-0.25,5.34），（-3.43,5.34）；
与（0.3536,-0.6124,0.7071）夹角不大于3.9272°的有（45.23，28.22），（45.23,31.25）；
S13：A21=（-0.25,1.24）对应3个
Figure 819988DEST_PATH_IMAGE001
中元素，是A2所有节点对应元素最多的节点，Y2={
Figure 644724DEST_PATH_IMAGE087
}；
步骤S14：Y2不为空，从
Figure 623044DEST_PATH_IMAGE001
中删除Y2；
步骤S15：从
Figure 609455DEST_PATH_IMAGE001
中删除Y2，
Figure 40436DEST_PATH_IMAGE001
=（0.3536,-0.6124,0.7071），
Figure 403285DEST_PATH_IMAGE001
不为空，执行S12
步骤S16：在A2中，与（0.3536,-0.6124,0.7071）夹角不大于3.9272°的有（45.23，28.22），（45.23,31.25）；
步骤S17：A22=（45.23，28.22）对应1个
Figure 236111DEST_PATH_IMAGE001
中元素，是A2所有节点对应元素最多的节点，Y2={
Figure 659002DEST_PATH_IMAGE090
}；
步骤S18：Y2不为空，从
Figure 577280DEST_PATH_IMAGE001
中删除Y2；
步骤S19：从
Figure 758467DEST_PATH_IMAGE001
中删除Y2后，
Figure 445801DEST_PATH_IMAGE001
为空，测量摆角规划完成。
步骤S20：最终规划的测量摆角为
Figure 39593DEST_PATH_IMAGE091
。
本实施例中提供的群孔测量摆角规划方法与对比例中提供的摆角规划方法相比，本实施例通过摆角规划，测量角度准确性大幅提高，所需测量摆角数量降低，孔测量摆角规划时间大幅度降低，能够快速获得孔特征测量摆角，节约了测量准备时间，提高了加工及测量效率。
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做的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.群孔测量摆角规划方法，用于在机检测孔特征，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：获取孔特征法矢集合、测针参数、测量深度和容差信息；
步骤S2：根据测针参数、测量深度和容差信息，计算出孔与测针不发生干涉时测针轴线与孔轴线之间的夹角阈值；设置聚类规模的初始值、迭代次数的初始值、初始化种子集合、并确定最大迭代次数；
步骤S3：执行聚类：以孔特征法矢集合为数据集，计算聚类集合和测量法矢集合，并计算候选种子；
在步骤S3中，通过以下具体步骤计算得到聚类集合和测量法矢集合，具体步骤如下：
步骤S31：以孔特征法矢集合中第i元素与种子集合中各种子分别形成的夹角，加入第i夹角集合中作为元素；
步骤S32：若种子集合中第j种子，与孔特征法矢集合中第i元素形成夹角，为第i夹角集合取值最小的元素；则将孔特征法矢集合中第i元素加入聚类集合中第j聚类子集，对应将种子集合中第j种子加入测量法矢集合；其中，{i∈Z|1≤i≤N}，N为孔特征法矢集合中元素的数量；
步骤S33：遍历聚类集合，将聚类集合中第j聚类子集的各元素与种子集合中第j种子形成的夹角加入候选集合作为元素，候选集合中元素取得最大值时对应的聚类集合中第j个聚类子集的特定元素作为候选种子；其中，{j∈Z|1≤j≤M}，M为种子集合中种子的数量；
步骤S4：判断聚类收敛性：若聚类收敛，则执行步骤S6；若聚类不收敛，则执行步骤S5；
步骤S5：先更新种子集合；然后，若迭代次数小于等于最大迭代次数，则迭代次数增加一次，并重新依次执行步骤S3、步骤S4；若迭代次数大于最大迭代次数，则聚类规模加一，增加候选种子至当前种子集合形成新的种子集合，当前迭代次数回归初始值，并重新执行步骤S3、步骤S4；
步骤S6：将测量法矢集合转化为测量摆角集合，输出测量摆角集合并结束程序。
2.根据权利要求1所述的群孔测量摆角规划方法，其特征在于：所述测针参数包括测头直径和测杆直径。
3.根据权利要求1所述的群孔测量摆角规划方法，其特征在于：所述容差信息的取值大于等于0.5°。
4.根据权利要求1所述的群孔测量摆角规划方法，其特征在于：聚类规模的初始值为1、迭代次数的初始值为1；初始化种子集合为：将孔特征法矢中第一个元素作为种子集合的唯一种子。
5.根据权利要求1所述的群孔测量摆角规划方法，其特征在于：所述聚类集合中聚类子集与种子集合中种子顺次一一对应。
6.根据权利要求1所述的群孔测量摆角规划方法，其特征在于，当所述候选集合中元素取得的最大值大于夹角阈值，则判定聚类不收敛，否则判定聚类收敛。
7.根据权利要求1所述的群孔测量摆角规划方法，其特征在于：步骤S5中更新种子集合的方法为：将聚类集合中各聚类子集一一转换为新的种子集合中各种子，具体为使用各聚类子集中元素平均值依次作为新的种子集合中的各种子。
8.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被执行时实现上述权利要求1至7中任一项所述的群孔测量摆角规划方法。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
处理器；
存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；
其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行权利要求1至7中任意一项所述的群孔测量摆角规划方法。
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