一種五軸加工中心在機(jī)檢測(cè)復(fù)雜型面方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)控加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種五軸加工中心在機(jī)檢測(cè)復(fù)雜型面方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在航空航天、汽車、船舶和各種高技術(shù)裝備中，具有復(fù)雜空間型面幾何特征的零件 應(yīng)用日益廣泛，在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)力學(xué)性能、光學(xué)性能、流體性能等物理性能要求方面扮演重要角 色，其對(duì)數(shù)控機(jī)床的加工精度和質(zhì)量檢測(cè)精度的要求也日益提高。隨著現(xiàn)代制造業(yè)檢測(cè)技 術(shù)的發(fā)展，提出了新的測(cè)量理念，其衍生的檢測(cè)手段主要可以分為離線檢測(cè)和在線檢測(cè)兩 種。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)作為離線測(cè)量實(shí)現(xiàn)方式的典型代表，被廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造、電子、汽 車和航空航天等工業(yè)中。但該方式對(duì)于特殊對(duì)象如一些大型工件，加工后線下移動(dòng)會(huì)非常 困難，此外，在離線裝夾的過程中也會(huì)不可避免地添加重復(fù)定位誤差，不利于后期工件幾何 誤差的評(píng)定。在機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)可以很好的解決上述問題。采用該檢測(cè)方式可以避免由于多次 裝夾而引起的重復(fù)定位誤差，從而保證檢測(cè)數(shù)據(jù)及評(píng)定結(jié)果的有效性，一定意義上改善了 數(shù)控機(jī)床的性能，可以帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
[0003] (1)天津大學(xué)何改云教授申請(qǐng)專利名稱為："一種復(fù)雜空間型面在機(jī)質(zhì)量檢測(cè)系 統(tǒng)"，其專利公開號(hào)為CN101342664,公開日2009. 01. 14。
[0004] (2)Choi等人在三軸機(jī)床上配置在機(jī)檢測(cè)，同時(shí)建立誤差分析補(bǔ)償?shù)臋C(jī)制， 通過相關(guān)算法修改刀位文件從而減小加工誤差（參見ChoiJP，MinBK，LeeS J.Reductionofmachiningerrorsofathree-axismachinetoolbyon-machine measurementanderrorcompensationsystem.JournalofMaterialsProcessing Technology，2004, 155:2056 ~2064) 〇
[0005] (3)華中科技大學(xué)李斌等申請(qǐng)專利名稱為："一種復(fù)雜曲面法矢在機(jī)檢測(cè)方法"， 其專利公開號(hào)為CN103433810A，公開日2013. 12. 11。
[0006] 文獻(xiàn)（1)、⑵中所建立的在機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)，雖然在質(zhì)量檢測(cè)方面作用顯著，但僅適 用于三軸機(jī)床，如何有效實(shí)現(xiàn)五軸機(jī)床在機(jī)檢測(cè)復(fù)雜曲面，需要作進(jìn)一步的研宄。
[0007] 文獻(xiàn)⑶采用激光測(cè)頭，提出一種復(fù)雜曲面法矢在機(jī)檢測(cè)方法，特別適用于在自 由曲面鉆孔過程中對(duì)鉆孔法矢的實(shí)時(shí)檢測(cè)。但是由于物體的輻射特性對(duì)激光測(cè)量結(jié)果也有 較大影響，如照明情況、表面狀態(tài)反射情況、陰影、擋光、對(duì)譜線吸收情況等，都會(huì)引入附加 誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明提供了 一種五軸加工中心在機(jī)檢測(cè)復(fù)雜型面方法，本發(fā)明使加工中心具有 復(fù)雜空間型面質(zhì)量檢測(cè)的功能，可以節(jié)省大量的時(shí)間和成本，詳見下文描述：
[0009] 一種五軸加工中心在機(jī)檢測(cè)復(fù)雜型面方法，所述在機(jī)檢測(cè)復(fù)雜型面方法包括以下 步驟：
[0010] 基于商用軟件UGNX8.0的實(shí)體造型技術(shù)，對(duì)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃，獲取型面檢測(cè)點(diǎn)的 坐標(biāo)、法向矢量和切向矢量；
[0011] 利用商用可視化數(shù)學(xué)軟件讀取檢測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)、法向矢量和切向矢量，規(guī)劃?rùn)z測(cè)路 徑；
[0012] 通過檢測(cè)路徑對(duì)型面進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)五軸加工中心的類型，生成相應(yīng)的在機(jī)檢測(cè) 代碼。
[0013] 其中，所述基于商用軟件UGNX8. 0的實(shí)體造型技術(shù)，對(duì)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃，獲取型面 檢測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)、法向矢量和切向矢量的步驟具體為：
[0014] 基于商用軟件UGNX8. 0的點(diǎn)集功能，在工件坐標(biāo)系下，選擇檢測(cè)型面，根據(jù)非均勻 有理B樣條曲面的導(dǎo)線和母線方向，創(chuàng)建一組對(duì)應(yīng)于檢測(cè)型面的檢測(cè)點(diǎn)，刪除包含檢測(cè)型 面兩端和底部的檢測(cè)點(diǎn)；
[0015] 通過對(duì)三維商用軟件UG進(jìn)行二次開發(fā)，利用GRIP語(yǔ)言，提取檢測(cè)型面的檢測(cè)點(diǎn)坐 標(biāo)、法向矢量和切向矢量。
[0016] 其中，所述利用商用可視化數(shù)學(xué)軟件讀取檢測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)、法向矢量和切向矢量，規(guī) 劃?rùn)z測(cè)路徑的步驟具體為：
[0017] 按照沿檢測(cè)點(diǎn)法向矢量的接觸原則對(duì)檢測(cè)型面進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，根 據(jù)檢測(cè)點(diǎn)獲取對(duì)應(yīng)的定位點(diǎn)、回退點(diǎn)，定位點(diǎn)、回退點(diǎn)的方向均沿對(duì)應(yīng)的檢測(cè)點(diǎn)的法向方 向；
[0018] 通過對(duì)測(cè)頭移動(dòng)速度的控制，結(jié)合檢測(cè)點(diǎn)、定位點(diǎn)和回退點(diǎn)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)路徑的規(guī)劃。
[0019] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是：本發(fā)明使得工件在加工過程中不再需要將 工件從機(jī)床搬到檢測(cè)設(shè)備上，加工過程中可以隨時(shí)檢查工件的質(zhì)量；同時(shí)利用所得結(jié)果指 導(dǎo)工件的定位和加工修正，提高加工過程的生產(chǎn)效率，能以較低的時(shí)間成本盡可能及時(shí)地 檢測(cè)出現(xiàn)的誤差，降低工件報(bào)廢率。
【附圖說明】
[0020] 圖1為一種五軸加工中心在機(jī)檢測(cè)復(fù)雜型面方法的流程圖；
[0021] 圖2為檢測(cè)點(diǎn)規(guī)劃圖；
[0022] a為包含檢測(cè)型面兩端和底部一些難以測(cè)量的檢測(cè)點(diǎn)的示意圖；
[0023] b為調(diào)整后的檢測(cè)點(diǎn)不意圖。
[0024] 圖3為檢測(cè)點(diǎn)法向矢量與切向矢量圖；
[0025] a為調(diào)用POINT函數(shù)，獲得檢測(cè)點(diǎn)在工件坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值的示意圖；
[0026] b為調(diào)用SDDUF函數(shù)，獲得檢測(cè)型面上的檢測(cè)點(diǎn)的切向矢量的示意圖；
[0027] c為調(diào)用SNORF函數(shù)，獲得檢測(cè)型面上的檢測(cè)點(diǎn)的法向矢量的示意圖。
[0028] 圖4為局部測(cè)量路徑規(guī)劃圖；
[0029] 圖5為五軸加工中心運(yùn)動(dòng)關(guān)系圖；
[0030] 圖6為實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步 地詳細(xì)描述。
[0032] 本發(fā)明基于商用軟件UGNX8. 0的實(shí)體造型技術(shù)，對(duì)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃，通過GRIP語(yǔ) 言對(duì)UG軟件進(jìn)行二次開發(fā)，獲取型面檢測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)、法向矢量和切向矢量，將檢測(cè)點(diǎn)信息 以TXT文件形式保存。利用商用可視化數(shù)學(xué)軟件MATLAB2012的數(shù)學(xué)計(jì)算功能，讀取檢測(cè) 點(diǎn)信息，規(guī)劃?rùn)z測(cè)路徑。最后根據(jù)五軸加工中心的類型，生成相應(yīng)的在機(jī)檢測(cè)代碼，參見圖 1，詳見下文描述：
[0033] 實(shí)施例1
[0034] 一種五軸加工中心在機(jī)檢測(cè)復(fù)雜型面方法，參見圖1，該在機(jī)檢測(cè)復(fù)雜型面方法包 括以下步驟：
[0035] 101 :基于商用軟件UGNX8. 0的實(shí)體造型技術(shù)，對(duì)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃，獲取型面檢測(cè) 點(diǎn)的坐標(biāo)、法向矢量和切向矢量；
[0036] 102 :利用商用可視化數(shù)學(xué)軟件讀取檢測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)、法向矢量和切向矢量，規(guī)劃?rùn)z 測(cè)路徑；
[0037] 103:通過檢測(cè)路徑對(duì)型面進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)五軸加工中心的類型，生成相應(yīng)的在機(jī) 檢測(cè)代碼。
[0038] 其中，步驟101中的基于商用軟件UGNX8. 0的實(shí)體造型技術(shù)，對(duì)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃， 獲取型面檢測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)、法向矢量和切向矢量的步驟具體為：
[0039] 基于商用軟件UGNX8. 0的點(diǎn)集功能，在工件坐標(biāo)系下，選擇檢測(cè)型面，根據(jù)非均勻 有理B樣條曲面的導(dǎo)線和母線方向，創(chuàng)建一組對(duì)應(yīng)于檢測(cè)型面的檢測(cè)點(diǎn)，刪除包含檢測(cè)型 面兩端和底部的檢測(cè)點(diǎn)；
[0040] 通過對(duì)三維商用軟件UG進(jìn)行二次開發(fā)，利用GRIP語(yǔ)言，提取檢測(cè)型面的檢測(cè)點(diǎn)坐 標(biāo)、法向矢量和切向矢量。
[0041] 其中，步驟102中的利用商用可視化數(shù)學(xué)軟件讀取檢測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)、法向矢量和切 向矢量，規(guī)劃?rùn)z測(cè)路徑的步驟具體為：
[0042] 按照沿檢測(cè)點(diǎn)法向矢量的接觸原則對(duì)檢測(cè)型面進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，根 據(jù)檢測(cè)點(diǎn)獲取對(duì)應(yīng)的定位點(diǎn)、回退點(diǎn)，定位點(diǎn)、回退點(diǎn)的方向均沿對(duì)應(yīng)的檢測(cè)點(diǎn)的法向方 向；
[0043] 通過對(duì)測(cè)頭移動(dòng)速度的控制，結(jié)合檢測(cè)點(diǎn)、定位點(diǎn)和回退點(diǎn)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)路徑的規(guī)劃。
[0044] 通過上述步驟101-步驟103使加工中心具有復(fù)雜空間型面質(zhì)量檢測(cè)的功能，可以 節(jié)省