[发明专利]一种复杂曲面零件超差区域加工边界识别方法

说明书

本发明公开了一种复杂曲面零件超差区域加工边界识别方法，利用光学扫描仪获取复杂曲面零件点云测量数据，并将该数据进行三角网格化处理，网格划分的高精度极大提高。同时采用网格求交的方法识别加工边界，并使用空间最近点搜索算法排序获得封闭与非封闭的两类初始加工边界，从而提高了加工边界的识别精度；同时利用尺寸公差和形位公差进行复杂曲面零件进行配准，并以待补加工面积最小为配准优化的目标函数，从而在设计公差内最大程度地减少了超差区域的面积，提高了补加工的加工效率。

技术领域

本发明涉及一种复杂曲面零件数控精加工技术，尤其涉及一种复杂曲面零件超差区域加工边界识别方法。

背景技术

复杂曲面零件在数控精加工过程中由于加工设备、工具以及工艺变形等带来的加工误差，造成零件部分区域超差。若需满足设计公差要求，就需要对该超差区域进行加工区域识别，从而后续进行区域补加工。

目前，加工区域识别技术的研究主要集中于测量数据几何属性的提取与分类，包括两条技术途径：(1)曲率法；(2)法矢法。它们主要通过提取测量数据主方向上主曲率的极值点或法矢方向变化来识别边界。但复杂曲面零件上各点的曲率及法矢本身存在复杂的变化，尤其在精加工情况下，微小的加工误差极易造成于测量数据几何属性的急剧变化，影响加工边界识别的准确性。

现有技术一：

马瑞雪,张定华,马光辉等的《自由曲面铣削加工超差区域自适应提取算法》，发表于重庆理工大学学报(自然科学),2015,29(007):29-34。

针对航空发动机叶片测量数据的特点：

步骤一、建立复杂曲面型值点p(x,y,z)与矩形参数平面点s(u,v)之间的映射关系；

步骤二、计算复杂曲面测量点至型值点p(x,y,z)的距离h，即加工误差，同时映射于参数平面点s(u,v)；

步骤三、比较上公差vp与h，若h＞vp，则认为该型值点p(x,y,z)处为超差点；

步骤四、采用降维处理将参数平面划分为多个小矩形网格，超差区域型值点p(x,y,z)对应参数平面点s(u,v)所在的小矩形网格即为矩形参数平面内超差区域；

步骤五、将矩形参数平面内超差区域反映射至复杂曲面超差区域。

现有技术一的缺点：

1)复杂曲面零件设计时除了存在尺寸公差外，还有形位公差。但现有技术一仅仅考虑了尺寸公差，而将形位公差忽略，造成未超差点被误识别为超差点，使得加工区域被错误扩大，可能造成该误识别区域在补加工后出现低于下公差等报废问题；

2)采用小矩形网格的累加作为超差区域，使得加工边界识别不准确，极易造成加工边界邻近区域的识别精度不足，在补加工后存在加工边界邻近小区域超差或过切。

发明内容

本发明的目的是提供一种复杂曲面零件超差区域加工边界识别方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的复杂曲面零件超差区域加工边界识别方法，包括步骤：

步骤一、利用光学扫描仪获取复杂曲面零件点云测量数据，并将该数据进行三角网格化处理，获得N^*个三角面片所构成的网格{W|W_t,t＝0,…∈N^*}，各网格中心点集合为{ω|ω_t,t＝0,…∈N^*}；

步骤二、采用最近点搜索算法获得各网格中心点ω_t与复杂曲面零件理论模型S间的最近配准点p_t；