[发明专利]基于点云数据的工件曲面轮廓补偿系统及方法及介质

说明书

一种基于点云数据的工件曲面轮廓补偿系统及方法及介质，包括以下模块：扫描控制模块：对实际曲面形状进行扫描，获取实际曲面形状的点云数据集合；获取实际曲面上预设定位孔对应的实际定位点坐标；理论模型处理模块：在理论曲面模型上获取理论定位点坐标；在理论曲面模型上均匀取得离散点，得到理论曲面的离散点云数据集合；映射补偿模块：根据实际曲面形状的点云数据集合、理论曲面的离散点云数据集合，通过测地线等距原理构建理论曲面和实际曲面的映射关系；根据理论曲面和实际曲面的映射关系，对理论刀路进行补偿计算得到实际加工刀路。本发明根据变形曲面变形前后之间的映射关系，对加工刀路进行重构，提高了曲面加工精度。

技术领域

本发明涉及机械加工领域，属于一种精密加工补偿方法，具体地涉及一种基于点云数据的工件曲面轮廓补偿系统及方法及介质。

背景技术

传统航空钣金蒙皮的加工方法为化学铣削加工，该方法工艺复杂且对环境污染严重而且耗时长。采用镜像铣加工之后，能用机械加工的方法对蒙皮镜像铣削，镜像铣加工里面最核心的问题是如何对变形曲面进行补偿计算从而得到实际曲面。对于航空蒙皮钣金等柔性零件，其变形问题一直是困扰其机械加工的主要问题。由于钣金变形过大，理论生成的加工刀路和加工路径在不经过处理前都无法进行机械加工。现有的处理钣金变形的方法是将理论刀路投影到实际曲面后进行机械加工。这种方法无法得到精确的机械加工刀路，投影的刀路由于进行了一定的矩阵转换，所以会产生较大的变形。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于点云数据的工件曲面轮廓补偿系统及方法及介质。

根据本发明提供的一种基于点云数据的工件曲面轮廓补偿系统，包括以下模块：

-扫描控制模块：对实际曲面形状进行扫描，获取实际曲面形状的点云数据集合；获取实际曲面上预设定位孔对应的实际定位点坐标；

-理论模型处理模块：在理论曲面模型上获取理论定位点坐标；在理论曲面模型上均匀取得离散点，得到理论曲面的离散点云数据集合；

-映射补偿模块：根据实际曲面形状的点云数据集合、理论曲面的离散点云数据集合，通过测地线等距原理构建理论曲面和实际曲面的映射关系；根据理论曲面和实际曲面的映射关系，对理论刀路进行补偿计算得到实际加工刀路。

优选地，所述扫描控制模块在实际曲面上规划出扫描路径后，命令位置传感器根据规划的扫描路径扫描，形成曲面的表面点云数据；并根据曲面的表面点云数据，经过数据转换、过滤和处理后形成表征实际曲面形状的点云数据集合；所采用的位置传感器为线激光轮廓扫描仪。

实际曲面上预设三个以上定位孔，所述扫描控制模块规划生成确保每个定位孔都被扫描到的扫描路径后，命令位置传感器根据规划的定位孔扫描路径扫描，得到定位孔扫描数据；并根据扫描得到定位孔扫描数据，通过云分割生成每一个定位孔对应的点云集合，对每个定位孔的点云集合进行点云过滤，即过滤离群点，再进行圆心识别，最终得到每一个定位点对应点云集合的圆心坐标，即实际定位点坐标。

优选地，所述理论模型处理模块将实际曲面未变形的形状作为理论曲面，在理论曲面上均匀取得离散点，得到理论曲面的离散点云数据集合；所述点云间距大小决定了点云疏密。

优选地，所述映射补偿模块通过测地线等距原理，对于理论曲面上的每一个离散点通过映射找到实际曲面上对应的一个点坐标，建立理论曲面上的离散点和实际曲面的映射关系；

对理论曲面上的任意一个离散点通过位置计算找到在理论曲面上所对应的最近的离散点，然后建立最近离散点A和离散点B的插值关系；

根据理论曲面上的离散点和实际曲面的映射关系，在实际曲面上将插值关系应用到实际定位点，计算出理论曲面离散点在实际曲面上的点坐标；