[发明专利]一种钣金折弯过程三维干涉检测方法

说明书

一种融合OBB包围盒及几何算法的钣金折弯过程三维干涉检测方法，其特征是：首先，将折弯加工环境以及待加工的钣金件导入并分析提取各个物体的顶点；对各加工环境物体使用主成分分析法等数学方法计算最小OBB包围盒；针对钣金件的特点使用分割法，分别计算各钣金块的最小OBB包围盒，再将每一板块的包围盒用双向链表串联成包围盒链；使用简化的空间分离轴测试法快速筛选出可能发生干涉的实体；然后，将筛选出的实体沿着机床z轴方向投影，排除左右耳的干扰之后，再沿着机床x轴方向投影使用几何算法计算出干涉信息。本发明可快速准确的计算出干涉位置和干涉深度，解决机器人钣金折弯工序规划中的干涉检测问题。

技术领域

本发明涉及一种钣金自动化加工技术，尤其是钣金三维折弯的干涉检测技术，用于在钣金折弯工序规划中的快速准确检测当前折弯工序的干涉相关信息，具体地说是融合OBB包围盒及几何算法的钣金折弯过程三维干涉检测方法。

背景技术

相对二维折弯的工序规划，三维钣金折弯往往涉及多套模具协同加工，工序规划更加灵活，干涉计算更加复杂，生成无干涉的可行折弯工序或最优折弯工序的难度更大。其中，三维环境下的钣金折弯干涉的快速而准确检测是开展三维钣金折弯工序规划的必要前提。目前，关于钣金折弯过程中的干涉检测研究主要以二维为主。而面对更加复杂的三维工件和多套模具及机床、机器人夹具等之间干涉检测研究未见报道。

本发明针对目前国内外快速发展的机器人钣金折弯的应用需求，面向复杂三维钣金折弯的工序规划，开展三维环境下的钣金折弯过程中三维工件与多套模具及机床、机器人夹具等加工环境之间的干涉检测算法研究，通过分析钣金折弯件及其加工环境的三维模型具体特点，提出一种兼具快速性和准确性的干涉检测算法，为三维折弯的工序规划与离线编程奠定基础。

发明内容

本发明的目的是针对三维钣金折弯过程的干涉问题，提出一种融合OBB包围盒及几何算法的钣金折弯过程三维干涉检测方法，它能够快速准确计算钣金折弯中的干涉相关信息，用于钣金折弯工序的自动规划。主要包括如下过程：快速筛选出折弯过程中可能发生干涉的钣金块与加工环境(1)；使用合适的算法，判断是否发生干涉，若干涉则计算出干涉位置与干涉深度(2)。

本发明的技术方案是：

一种融合OBB包围盒及几何算法的钣金折弯过程三维干涉检测方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤一：快速筛选出折弯过程中可能发生干涉的钣金块与加工环境；

步骤二：使用算法，判断是否发生干涉，若干涉则计算出干涉位置与干涉深度。

所述的步骤一中的快速筛选包括以下步骤：

步骤1：分析折弯环境物体的三维模型，采用主成分分析的方法，计算最小OBB包围盒；并结合钣金件特点建立其最小OBB包围盒链；

步骤2：针对钣金折弯环境的特殊性，简化三维空间分离轴测试方法，提高检测速度；

其中，建立钣金件包围盒链，是将整个工件以折弯边分割成不同的钣金块，分别生成独立的最小OBB包围盒，再以折弯边为核心，将独立的最小OBB包围盒表示成双向链表形式。

简化三维空间分离轴测试方法，是结合三维钣金折弯的特点，只需要对两个待检测包围盒自身三个坐标进行分离轴测试，以提高检测效率。

所述步骤二的算法包括以下步骤：

步骤1：向机床X-Y平面投影，使用几何算法，判断是否干涉；若不干涉则直接退出，反之则进行步骤2；

步骤2：向机床Y-Z平面投影，使用几何算法，判断是否干涉。若不干涉则直接退出，反之则计算出干涉位置及干涉深度。

其中，几何算法，是使用线段与线段的相交算法、线段与圆弧的相交算法，计算是否相交，若相交即发生干涉，则计算出相交点和相交深度，即为干涉位置与干涉深度。