[发明专利]自动生成用于表面检查和零件对准的探测路径

说明书

用于自动生成用于表面检查和零件对准的探测路径的方法、系统和设备，包括介质编码的计算机程序产品。使用计算机控制的制造系统获得待制造零件的三维模型的至少一部分的网格模型。从所述网格模型中收集顶点作为所述计算机控制的制造系统的工作坐标系的三维空间中的初始探测点集合，并基于所述三维模型的所述至少一部分的覆盖范围从所述初始探测点集合中过滤出点，以产生最终探测点集合。提供所述最终探测点集合，用于由所述计算机控制的制造系统对所述零件进行对准或表面检查。

背景技术

本说明书涉及使用增材和/或减材制造系统和技术制造物理结构。

已经开发了计算机辅助设计软件和计算机辅助制造软件，并使用它们来生成零件的三维(3D)表示以及例如使用计算机数控(CNC)制造技术来制造这些零件的物理结构。此外，也称为固体自由形式制造或3D打印的增材制造是指由一系列二维层或横截面的原材料(通常是粉末、液体、悬浮液或熔融固体)制成3D零件的任何制造过程。增材制造的一个示例是熔丝制造(FFF)。3D挤压打印机通常使用FFF将从线圈解开的例如塑料细丝或金属线的材料分层放置以生产3D打印零件。

另外，减材制造是指通过切除库存材料的部分而从库存材料(通常是比3D零件大的“坯件”或“工件”)创建3D零件的任何制造过程。此类制造过程通常涉及在从粗加工操作、可选半精加工操作和精加工操作开始的一系列操作中使用多个CNC机器切削工具。在粗加工操作期间，使用CNC加工系统的切削工具快速(相对于半精加工和精加工操作)切掉大部分工件，以接近所制造零件的最终形状。此外，还开发了其中将增材制造和减材制造相结合的混合制造系统，例如将激光金属沉积与高精度5轴自适应铣削相结合的CNC机器。

发明内容

本说明书描述了与确定用于在减材和/或增材制造系统中执行三维(3D)零件的表面检查和/或零件对准的最佳探测点集合相关的技术。可以从为3D零件生成的初始探测点集合中过滤出最佳探测点集合，其中最佳探测点集合可以包括满足零件对准的精度阈值所需的最少数量的点，同时最小化在每一个探测点处执行测量的时间量。

通常，本说明书中描述的主题的一个或多个方面可以体现在一种或多种方法中，所述方法包括：使用计算机控制的制造系统获得待制造零件的三维模型的至少一部分的网格模型。从网格模型中收集顶点作为计算机控制的制造系统的工作坐标系的三维空间中的初始探测点集合，并基于零件的三维模型的至少一部分的覆盖范围从初始探测点集合中过滤出点，以在计算机控制的制造系统的工作坐标系的三维空间中产生最终探测点集合。提供最终探测点集合，用于由计算机控制的制造系统对零件进行对准或表面检查。

前述和其他实现方式可以各自任选地单独或组合地包括本文描述的特征中的一个或多个。具体地，一个实现方式组合地包括所有以下特征。在一些实现方式中，获得网格模型包括使用根据探测工具的大小定义的顶点之间的最小边缘长度将零件的三维模型的至少一部分转换为网格模型，所述探测工具由计算机控制的制造系统用于零件的对准或表面检查。顶点的收集可以包括从初始探测点集合中排除探测工具无法到达的三维空间中的任何点，这是由于探测工具的几何形状以及当固定在计算机控制的制造系统中时，探测工具在零件的工作包络内的一个或多个可用定向而导致。

在一些实现方式中，零件的对准或表面检查包括零件对准，包括：找到初始探测点集合中的每个顶点的向量，顶点的向量在顶点处垂直于零件的表面；以及根据每个顶点的向量与相应制造轴中的每一个之间的对准程度，将顶点分配给计算机控制的制造系统的工作坐标系中可用的相应制造轴。探测点的过滤可以包括确保在相应制造轴中的每一个中有最小数量的点保持在最终探测点集合中，以锁定零件对准的自由度。

在一些实现方式中，分配包括对相应制造轴中的顶点进行分等级，并且过滤包括移除分配给制造轴中的相应制造轴的较低等级的点，同时保持零件的三维模型的至少一部分的覆盖范围。通过不移除任何较高等级的点，可以确保相应制造轴中的每一个中的最小点数量保持不变，从而形成先前识别为锁定自由度所需的最小点集合。