[发明专利]基于多传感器集成测量的自由曲面类零件加工系统

说明书

技术领域

本发明涉及加工技术领域，具体涉及一种基于多传感器集成测量的自由曲面类零件加工系统。

背景技术

近年来，自由曲面类零件(如汽车覆盖件和航空发动机叶片等)在汽车、飞机和家电等行业得到广泛应用，实现自由曲面类零件的快速加工制造受到人们的普遍关注。针对待测目标，首先需要建立目标在机床坐标系与设计坐标系之间的位置关系。传统的方法利用非接触式方法对毛坯进行整体扫描，计算空间刚体变换关系使得设计坐标系中的加工文件在机床坐标系中生效；利用接触式方法对加工后的产品进行接触式测量，完成产品质量检测。由于在不同平台下执行非接触式和接触式测量，涉及多次拆卸、搬运、夹持等，加工效率低且自动化程度低。

目前，浙江大学提出了集成多传感器测量数据进行仿形加工的方法和系统(专利申请号200610155284.7)。然而，这种加工系统将曲面测量组件和铣削加工组件放置在同一机床主轴上。需要人工参与拆卸测量装置以进行后续铣削加工，对于单件、小批量生产来说，加工效率低且不满足柔性制造的要求。此外，该系统无法在同一平台下对精加工后的产品进行质量检测。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中的不足，提供一种基于多传感器集成测量的自由曲面类零件加工系统，满足产品快速加工制造中涉及的“测量-加工-检测”一体化。

本发明提供的一种基于多传感器集成测量的自由曲面类零件加工系统，其特征在于，该系统包括曲面测量组件、点云处理组件、曲面加工组件和质量检测组件；

曲面测量组件集成了非接触式和接触式两种传感器，用于对工件进行离散化测量；

曲面加工组件装有铣削用铣刀，用于对工件进行粗加工和精加工；

曲面测量组件与曲面加工组件通过直线导轨连接，实现目标在曲面测量组件和曲面加工组件中的自动化传输；

点云处理组件用于对非接触式传感器获得的点云数据进行几何处理，利用处理后的数据和已知的三维设计参数曲面，计算加工前的工件在当前工作台与设计坐标系间的空间位置关系，从而将设计坐标系下生成的加工文件转换到当前工作台可直接执行的加工G代码，提供给曲面加工组件进行粗加工和精加工；

曲面测量组件中的非接触式传感器在曲面加工组件进行加工之前对工件进行非接触式测量，并根据控制命令将工件传送到曲面加工组件进行粗加工和精加工，再将精加工得到的产品返回到接触式传感器，执行接触式测量；

质量检测组件用于对接触式传感器获得的测量数据进行误差比较，获得产品质量结果。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明将非接触式和接触式两种传感器集成到曲面测量组件中。一方面利用非接触式测量速度快、获取数据量大的特点，快速计算出目标同设计坐标系的空间位置关系，用于生成机床坐标系下可直接应用的加工G代码；另一方面，利用接触式测量精度高的特点，对加工后的产品进行质量检测。因此，与现有的加工系统相比，本发明能在同一机床上实现“测量-加工-检测”一体化。

(2)本发明通过直线导轨实现目标在曲面测量组件-曲面加工组件中的自动化传输。完成非接触式测量后，根据控制命令将工件传送到曲面加工组件。完成精加工后，再将加工后的产品返回到曲面测量组件，执行接触式测量。整个过程无需人工参与，避免了多次拆卸、搬运、夹持过程，提高了加工效率。因此，本发明特别适应于多品种、小批量自由曲面类零件的快速加工制造。

总之，本系统集成了非接触式和接触式两种传感器，在同一机床上实现“测量-加工-检测”一体化，整个过程无需人工干预，提高了加工效率和自动化程度。

附图说明

图1为基于多传感器集成测量的自由曲面类零件加工系统的结构简视图。

图2为基于多传感器集成测量的自由曲面类零件加工系统的工作流程图。

图3是本发明系统的一种具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

本发明将非接触式和接触式两种传感器集成到一起。一方面利用非接触式测量速度快、获取数据量大的特点，快速计算出目标同设计坐标系的空间位置关系，用于生成机床坐标系下可直接应用的加工G代码；另一方面，利用接触式测量精度高的特点，对加工后的产品进行质量检测。

如图1所示，基于多传感器集成测量的自由曲面类零件加工系统包括四个工作组件：曲面测量组件、点云处理组件、曲面加工组件和质量检测组件。