[发明专利]一种复合材料弱刚度异形结构在线检测方法

权利要求书

1.一种复合材料弱刚度异形结构在线检测方法，其特征在于，该检测方法的实现步骤如下：

步骤一：对待测产品的测量点坐标进行采样；采样的过程如下：

第一步：对被测表面曲线进行参数化规范，使相邻两测量点间参数之差为常数；

第二步：在曲线上选取n个测量点，计算各点曲率半径；

第三步：计算相邻测量点之间弦差，其中，R表示相邻两测量点的曲率半径的平均值，L表示圆心O到弦A_iA_i+1的距离；

第四步：对测量点进行第一次筛选，如果弦差h不小于H，则将该采样点纳入测量点集；反之，则舍去该采样点，并对下一个采样点以同样方法进行判断；

第五步：对测量点进行第二次筛选，如果最大容许步长S大于初始设定值，将采样点纳入到测量点集；反之，则舍去该采样点，并对下一个采样点进行同样方法进行判断；

步骤二：对采样后的测量点坐标进行优化，使坐标更加准确；通过齐次坐标变换生成测量点，得到可直接用于数控编程的测量位置数据，包括以下步骤：

第一步：根据设定的测量步长和步骤一中求得的弦差，得到测头触点MC；

第二步：将测头触点沿测量轴半径方向偏置一个位置矢量，得到测量位置点ML，即ML＝MC+U；

其中，测量位置点坐标可以表示为：

步骤三：利用C空间理论对测量路径进行干涉碰撞检测，得到无干涉在在位检测路径；所述步骤三中得到无干涉在在位检测路径的过程如下：

第一步：测头B的任一形位q可用坐标系{B}相对于{A}的位置和姿态来表示，因此B的任一形位由位置矢量和旋转矩阵R两个参数表示，记为同时，将测头B在运动过程中所有不与其他刚体产生接触的形位称为其C空间模型；取单位球为参考空间，建立待测零件A与测头B在参考空间中的C空间模型，通过布尔求交运算，进行干涉碰撞检验；将待测零件表面分解为n个三角形面块，记为F_i，i∈[1，n]，面块F_i的形心记为P_i，i∈[1，n]；

第二步：计算点P_i坐标，i∈[1，n]，并计算该点处的法向

第三步：以参考坐标原点为球心建立单位球，对点P_i的法向量进行平移，使其延长方向通过单位球球心O，并与单位球表面交于点Q_i,i∈[1，n]；

第四步：在单位球表面以Q_i为极点，得到n个半球面S_i，i∈[1，n]；

第五步：对半球面区域求交，得到零件的C空间模型A；

第六步：记测头轴线矢量为对所有形位q重复第三、四、五步，得到测头的C空间模型B；

第七步：通过A和B的布尔求交运算，进行干涉碰撞检验：如果则此测量路径中无干涉碰撞；否则，对重新规划测量路径并重复上述步骤，进而得到无干涉的测量路径；

步骤四：通过非线性最小二乘法进行误差溯源和分离，消除位姿误差对评定精度的影响。

2.如权利要求1所述的在线检测方法，其特征在于，所述步骤四的误差溯源和分离过程如下：

第一步：被测线轮廓度误差与相应的被测曲线名义尺寸相比是微量，评定点N至理论曲线的距离其中f_ix，f_iy为f(x，y)在点N处对x和y的一阶导数；

第二步：建立最小二乘法评定模；n为测量点数目；

第三步：引入位姿误差u＝[d_x，d_y，θ]^T，测量基准与理想基准之间的偏差和相应的曲线名义尺寸相比是微量，得出齐次坐标变换表达式，

第四步：根据误差评定模型优化目标函数，采用非线性最小二乘法表示，

第五步：进行优化求解，在迭代点x^(k)取目标函数f(x)二次近δ^(k)为f(x)在点x^(k)处的一个下降方向，在该方向进行线性搜索，x^(k+1)＝x^(k)+α_kδ^(k),并循环迭代，位姿误差逐渐趋向于0。