[发明专利]一种基于工件点云模型的蒙皮工艺模型修正方法

说明书

本发明提出了一种基于工件点云模型的蒙皮工艺模型修正方法。将工件点云处理并参考设计模型进行等长度切割后，与设计模型对齐。创建参考线与参考平面组，参考平面组与工件的点云模型及设计模型相交得到截面线组，再对截面线组进行离散得到两两对应的离散点组，建立离散曲率的计算公式，计算每一个离散点的离散曲率，通过补偿公式计算得到补偿后点的离散曲率值。利用设计模型截面线离散点的位置与工艺模型截面线离散点的离散曲率值，得到补偿后离散点的位置，拟合得到补偿后的截面线。最终生成基于补偿后截面线集的曲面，得到修正后的工艺模型。本发明能够对不精确的蒙皮工艺模型进行二次修正，快速精确的修改蒙皮零件的工艺模型。

技术领域

本发明涉及一种基于工件点云模型的蒙皮工艺模型修正方法，应用于复杂变曲率蒙皮零件工艺模型修正，并将修正后的工艺模型作为蒙皮模具设计制造的依据，属于飞机制造技术领域。

背景技术

蒙皮零件是一类典型的飞机零件，是构成飞机气动外形的薄板件和内部结构框架的包皮，一般由铝合金或复合材料制成。通常按其几何外形可分为单曲度和双曲度蒙皮，其复杂性在于曲面曲率多为变曲率，且曲率变化无规律，过零件表面做任意截面与外形面相交，每条交线的曲率变化各不相同。蒙皮零件的结构要素主要包括基体、口框等，其中基体是零件的主结构，它决定了蒙皮零件的尺寸范围和基本形状，其它结构要素附着于基体上产生零件局部形状。

蒙皮零件成形过程中产生的回弹量会直接影响最终的形状准确度，对蒙皮零件的型面进行回弹修正是保证零件精确成形的关键。传统上，成形模具根据蒙皮零件的外型面设计，由于蒙皮零件回弹较大，这种模具设计方法使零件成形后难以满足精度要求。目前应用的回弹补偿工艺模型建模方法中，以距离补偿方法和等弧长圆弧拟合方法最为普遍，其中距离补偿方法最为简单但不能保证补偿后零件的尺寸仍满足设计要求，而等弧长圆弧拟合的补偿方法在拟合圆弧的过程中，偏差较大，往往需要多次修正迭代才能得到精确的结果。

发明内容

为了实现蒙皮零件的精确成形，本发明提出了一种基于工件点云模型的蒙皮工艺模型修正方法。该方法将工件点云处理并参考设计模型进行等长度切割后，与设计模型对齐。创建参考线与参考平面组，参考平面组与工件的点云模型及设计模型相交得到截面线组，再对截面线组进行离散得到两两对应的离散点组，建立离散曲率的计算公式，利用公式计算每一个离散点的离散曲率，通过补偿公式计算得到补偿后点的离散曲率值。利用设计模型截面线离散点的位置与工艺模型截面线离散点的离散曲率值，得到补偿后离散点的位置，并通过b样条线拟合得到补偿后的截面线。最终利用CAD软件的多截面曲面功能生成基于补偿后截面线集的曲面，得到修正后的工艺模型。

基于上述原理，本发明的技术方案为：

所述一种基于工件点云模型的蒙皮工艺模型修正方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：对根据设计模型M^d加工得到的工件进行三维扫描，得到工件点云，对工件点云进行去噪处理得到点云模型M^s，对齐点云模型M^s与设计模型M^d，创建参考线，通过参考线创建参考面集，将参考面集与M^s及M^d相交，分别得到截面线集C^s和C^d；

步骤2：对设计模型截面线集C^d与点云模型的截面线集C^s进行回弹修正前的预处理，得到设计模型截面线集中每一条截面线的离散点集CP_i^d以及与其对应的点云模型截面线的离散点集CP_i^s，并将截面线各自的离散点集进行左右分组：的离散点集分为左半段离散点集CP_i^dl与右半段离散点集CP_i^dr，的离散点分为左半段离散点集CP_i^sl与右半段离散点集CP_i^sr；