本發(fā)明涉及一種非完全回套工裝下的產(chǎn)品機加領(lǐng)域，特別涉及一種非完全回套工裝下的產(chǎn)品機加基準(zhǔn)提取方法。

背景技術(shù)：

1、復(fù)合材料產(chǎn)品外形精度直接影響飛機等整機產(chǎn)品的可靠性、安全性，是決定產(chǎn)品整體質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于復(fù)材零件在膠接工裝脫模后產(chǎn)生變形，難以完全回套膠接工裝，導(dǎo)致無法利用數(shù)控機床對復(fù)材零件外型面進行精修，即欠基準(zhǔn)。此外，配合數(shù)字化測量設(shè)備的測量數(shù)據(jù)進行人工打磨精修，容易出現(xiàn)外型面超差的情況。

2、在《某高精度星載主反射面天線制備工藝》中，王磊等人提到了一種通過旋轉(zhuǎn)和平移將主反射面基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移到成型模具基準(zhǔn)孔的方法，以基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換后模具基準(zhǔn)孔作為基準(zhǔn)組合機加工，得到了更好的裝配精度。但是這種方法需要在產(chǎn)品凹面型面精度滿足技術(shù)指標(biāo)的前提下，且只針對某種特定形狀，無法解決復(fù)雜形狀零件數(shù)控加工中的欠基準(zhǔn)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的

2、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題主要有：

3、本發(fā)明的目的在于提供一種非完全回套工裝下的產(chǎn)品機加基準(zhǔn)提取方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

4、(1)變形零件難以完全回套工裝，導(dǎo)致無法利用數(shù)控機床對變形零件外型面進行精修，即欠基準(zhǔn)。

5、(2)配合數(shù)字化測量設(shè)備的測量數(shù)據(jù)進行人工打磨精修，容易出現(xiàn)外型面超差。

6、技術(shù)方案

7、請參閱圖1-2，為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

8、一種非完全回套工裝下的產(chǎn)品機加基準(zhǔn)提取方法，首先獲取產(chǎn)品機加基準(zhǔn)提取模型：

9、步驟1.1：使用數(shù)字化測量設(shè)備獲取要進行返修產(chǎn)品的外型面在全局坐標(biāo)系下的測量數(shù)據(jù)；

10、步驟1.2：將返修產(chǎn)品非完全回套工裝，得到返修產(chǎn)品的外型面和工裝基準(zhǔn)點組在數(shù)字化測量設(shè)備坐標(biāo)系下的測量數(shù)據(jù)，從而得到產(chǎn)品機加基準(zhǔn)提取模型。

11、然后將全局坐標(biāo)系和數(shù)字化測量設(shè)備坐標(biāo)系兩種坐標(biāo)系下的外型面測量數(shù)據(jù)進行最佳擬合，步驟包括：

12、步驟2.1：對掃描數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括點云數(shù)據(jù)去噪、點云數(shù)據(jù)精簡和點云數(shù)據(jù)分塊。在點云數(shù)據(jù)去噪方面，選中去除偏離物體外形的噪點即可；在點云數(shù)據(jù)精簡方面，采用基于網(wǎng)格的簡化算法；在點云數(shù)據(jù)分塊方面，采用基于邊界特征的方法實現(xiàn)模型分解。

13、步驟2.2：將處理好的全局坐標(biāo)系和數(shù)字化測量設(shè)備坐標(biāo)系下外型面掃描數(shù)據(jù)利用數(shù)據(jù)配準(zhǔn)算法進行最佳擬合，得到位姿轉(zhuǎn)換參數(shù)。

14、最后依據(jù)最佳擬合的位姿轉(zhuǎn)換參數(shù)，結(jié)合工裝基準(zhǔn)點組特征實測數(shù)據(jù)和理論數(shù)據(jù)進行機加基準(zhǔn)提取包括：

15、步驟3.1：利用最佳擬合的位姿轉(zhuǎn)換參數(shù)，將工裝基準(zhǔn)點組在數(shù)字化測量設(shè)備坐標(biāo)系下的測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到全局坐標(biāo)系下。

16、步驟3.2：將工裝基準(zhǔn)點理論值與工裝基準(zhǔn)點在全局坐標(biāo)系下的實際坐標(biāo)使用多點擬合算法進行擬合，得到目標(biāo)位姿轉(zhuǎn)換參數(shù)。最終將完全回套狀態(tài)下的產(chǎn)品機加數(shù)模按照此目標(biāo)位姿轉(zhuǎn)換參數(shù)進行位姿變換，即得到非完全回套狀態(tài)下的產(chǎn)品機加數(shù)模。

17、進一步的，所述機加基準(zhǔn)提取方法適用于各種復(fù)雜曲面。例如凹面型面，凸起形面或者其他不規(guī)則形面的基準(zhǔn)提取。

18、進一步的，所述數(shù)字化測量設(shè)備包括激光跟蹤儀、三維激光掃描儀。

19、進一步的，所述獲取全局坐標(biāo)系下的測量數(shù)據(jù)，可采用工裝的基準(zhǔn)點進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，此坐標(biāo)轉(zhuǎn)換在測量過程中可以通過使用測量軟件自動完成。

20、進一步的，所述點云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)算法包括icp迭代最近點算法。

21、進一步的，所述多點擬合算法包括三點法、加權(quán)最小二乘法、四元數(shù)法、奇異值分解法。

22、進一步的，若全局坐標(biāo)系和數(shù)字化測量設(shè)備坐標(biāo)系的復(fù)雜曲面數(shù)據(jù)最佳擬合結(jié)果差，說明整個產(chǎn)品回套工裝時已經(jīng)變形。

23、進一步的，本發(fā)明適用于剛性較強的產(chǎn)品，回套工裝產(chǎn)生的型面變形應(yīng)低于機加工精度要求的四分之一。

24、進一步的，所述的產(chǎn)品機加基準(zhǔn)提取方法，用于復(fù)合材料產(chǎn)品外形加工。

25、技術(shù)效果

26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明一種非完全回套工裝下的產(chǎn)品機加基準(zhǔn)提取方法，在構(gòu)建機加基準(zhǔn)提取模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合工裝基準(zhǔn)點組特征實測數(shù)據(jù)和理論數(shù)據(jù)，來獲得非完全回套工裝下的產(chǎn)品機加基準(zhǔn)，這提高了產(chǎn)品外型面的精度控制能力。該方法脫離理論數(shù)模的束縛，以實測數(shù)據(jù)建立機加基準(zhǔn)提取模型，適合各種變形零件無法完全回套工裝下提取機加基準(zhǔn)，能夠有效保證外型面加工精度。該發(fā)明為變形零件無法獲取數(shù)控加工基準(zhǔn)提供新的方法和思路，可以將其應(yīng)用在火箭、飛機、汽車產(chǎn)品的機加過程中。

技術(shù)特征：

1.一種非完全回套工裝下的產(chǎn)品機加基準(zhǔn)提取方法，其特征在于，首先獲取產(chǎn)品機加基準(zhǔn)提取模型：

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述機加基準(zhǔn)提取方法適用于各種復(fù)雜曲面。

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述數(shù)字化測量設(shè)備包括激光跟蹤儀、三維激光掃描儀。

4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述獲取全局坐標(biāo)系下的測量數(shù)據(jù)，可采用工裝的基準(zhǔn)點進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，此坐標(biāo)轉(zhuǎn)換在測量過程中可以通過使用測量軟件自動完成。

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述點云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)算法包括icp迭代最近點算法。

6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述多點擬合算法包括三點法、加權(quán)最小二乘法、四元數(shù)法、奇異值分解法。

7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，若全局坐標(biāo)系和數(shù)字化測量設(shè)備坐標(biāo)系的復(fù)雜曲面數(shù)據(jù)最佳擬合結(jié)果差，說明整個產(chǎn)品回套工裝時已經(jīng)變形。

8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法適用于剛性較強的產(chǎn)品，回套工裝產(chǎn)生的型面變形應(yīng)低于機加工精度要求的四分之一。

9.一種非完全回套工裝,其特征在于，采用了如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品機加基準(zhǔn)提取方法。

10.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品機加基準(zhǔn)提取方法，其特征在于，用于復(fù)合材料產(chǎn)品外形加工。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種非完全回套工裝下的產(chǎn)品機加領(lǐng)域，特別涉及一種非完全回套工裝下的產(chǎn)品機加基準(zhǔn)提取方法。在構(gòu)建機加基準(zhǔn)提取模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合工裝基準(zhǔn)點組特征實測數(shù)據(jù)和理論數(shù)據(jù)，來獲得非完全回套工裝下的產(chǎn)品機加基準(zhǔn)，這提高了產(chǎn)品外型面的精度控制能力。該方法脫離理論數(shù)模的束縛，以實測數(shù)據(jù)建立機加基準(zhǔn)提取模型，適合各種變形零件無法完全回套工裝下提取機加基準(zhǔn)，能夠有效保證外型面加工精度。該發(fā)明為變形零件無法獲取數(shù)控加工基準(zhǔn)提供新的方法和思路，可以將其應(yīng)用在火箭、飛機、汽車產(chǎn)品的機加過程中。

技術(shù)研發(fā)人員：牛振,張波,劉華秋
受保護的技術(shù)使用者：中國航空工業(yè)集團公司濟南特種結(jié)構(gòu)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21