[发明专利]一种基于三维反求的复杂结构毛坯加工定位方法

说明书

本发明提供一种基于三维反求的复杂结构毛坯加工定位方法，包括如下步骤，步骤1，在毛坯未进行上机装夹前，在毛坯上标记定位基准；步骤2，通过三维测量系统对标记过定位基准的毛坯进行三维模型的测量，得到三维的毛坯测量模型；步骤3，余量分配优化；将毛坯装夹到机床上，得到机床坐标系下毛坯上的标记所决定的局部坐标系V，根据步骤3得到的变换关系，对机床坐标系下毛坯上的标记所决定的局部坐标系V进行变换，得到加工坐标系U，将加工坐标系U的坐标系参数输入机床，对毛坯进行加工定位。本发明方法，设计合理，方法简单，能够高效的确认毛坯能否在全局包容零件，并且保证零件的各个面的余量分布均匀。

技术领域

本发明涉及机械制造领域，具体为一种基于三维反求的复杂结构毛坯加工定位方法。

背景技术

工件在加工前，为了保证工件在加工过程中，毛坯能够包容工件，首先要准确地找到真实毛坯上与编程时所采用的毛坯模型上所对应的定位基准，但是由于锻造毛坯或者铸造毛坯生产时公差量很大，此外，工件在加工过程中会因为切削力，热处理以及应力释放产生变形，因此，真实的毛坯模型就会与编程时所采用的毛坯模型不同，这样，在真实毛坯上找到与编程时所采用的毛坯模型上所对应的定位基准就非常困难。当前生产现场针对这一问题的做法是通过初步确定一个大体的定位基准，然后通过人工划线或者机床运行零件的轮廓程序的方法检验毛坯上的特征是否包容工件，从而验证定位基准的准确性。这样做不仅效率低，不能保证毛坯在全局包容零件，而且不能保证零件的各个面的余量分布均匀。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于三维反求的复杂结构毛坯加工定位方法，设计合理，方法简单，能够高效的确认毛坯能否在全局包容零件，并且保证零件的各个面的余量分布均匀。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于三维反求的复杂结构毛坯加工定位方法，包括如下步骤，

步骤1，在毛坯未进行上机装夹前，在毛坯上标记定位基准；

步骤2，通过三维测量系统对标记过定位基准的毛坯进行三维模型的测量，得到三维的毛坯测量模型；

步骤3，余量分配优化，根据采集到的毛坯测量模型得到毛坯点云，通过基于区域生长的点云分割算法，对毛坯点云进行分割，获得毛坯上每个面所对应的点云面片；

设置毛坯点云分割的每个面片与工件的设计模型曲面的对应关系，并且设置工件的设计模型每个曲面的加工余量；

根据对应关系和加工余量通过ICP算法以及遗传算法求解毛坯点云的位姿调整量，从而对毛坯点云进行位姿变换进行匹配；

通过调整毛坯测量模型的位姿，使得毛坯的测量模型能够包容工件的设计模型，并且各个加工面能够满足余量要求，然后求出毛坯测量模型上的标记所决定的定位基准坐标系V’到编程坐标系U’的变换关系；

步骤4，将毛坯装夹到机床上，得到机床坐标系下毛坯上的标记所决定的局部坐标系V，根据步骤3得到的变换关系，对机床坐标系下毛坯上的标记所决定的局部坐标系V进行变换，得到加工坐标系U，将加工坐标系U的坐标系参数输入机床，对毛坯进行加工定位。

优选的，步骤1中，在毛坯上用划针或者彩笔画出标记。

优选的，步骤1中，在毛坯上做标记包括在毛坯上标记出的不共线的三个点或者一面两孔。

优选的，步骤2中，采用激光扫描或者三维摄影测量的三维测量方法，得到三维的毛坯测量模型。

优选的，步骤3中，所述的变换关系为毛坯测量模型上的标记所决定的定位基准坐标系V’到编程坐标系U’的偏置量；步骤4中，对机床坐标系下毛坯上的标记所决定的局部坐标系V按照步骤3中得到的偏置量进行偏置，得到加工坐标系U。

进一步，步骤3中，所述的偏置量(R，T)如下所示，