[发明专利]一种基于逆向工程技术的复杂曲面加工误差补偿方法

权利要求书

1.一种基于逆向工程技术的复杂曲面加工误差补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)复杂曲面信息提取：利用三维软件的建模模块，将零件理论CAD模型中复杂曲面特征划分为由多组三角面片所构成的曲面模型，并以文本格式导出模型数据信息，所述模型数据信息包含多组三角面片的单元数据，每组单元数据结构相同，所述单元数据包含一个三角面片的法向矢量值和三个顶点坐标值；

2)曲面加工检测：基于三维软件的CAM模块对步骤1)所述的理论曲面CAD模型进行加工刀具路径规划，通过后置处理程序实现对数控机床加工代码的生成，由数控机床完成对零件曲面的加工，并利用相关检测设备实现对零件加工曲面的检测，记录测点数据信息；

3)补偿曲面重构点计算：将步骤2)所述的理论曲面CAD模型的数据信息和测点数据信息导入商用数学软件中，以零件曲面实测点的数据信息为基础，基于镜像反变形的思想，计算获取补偿曲面的重构点云数据，补偿加工曲面重构点的具体计算步骤为：

a)基于MABLAB软件的数学运算及数据处理能力，读取曲面模型中三角面片的顶点坐标、法向矢量值及三角面片的编号信息，数据读取完成后，可利用相应的函数实现对三角面片图形的绘制；

b)模型数据信息中包含了每个三角面片的法向矢量值和三个顶点坐标值，每个三角面片的重心点坐标可由顶点坐标计算获得，如式I式所示：

式中，(x_g，y_g，z_g)表示三角面片的重心点坐标，(x_i，y_i，z_i)，(x_j，y_j，z_j)和(x_k，y_k，z_k)表示三角面片三个顶点坐标；

c)计算实测点Q与所有三角面片重心点G的距离，提取实测点所对应最短距离三角面片的数值组合，确定各实测点所对应距离最短三角面片的编号，实现实测点与其对应三角面片的匹配，测点与重心点的距离入式II式可表示为：

式中，QG表示实测点与重心点的距离，(x_q，y_q，z_q)表示实测点Q的坐标值；

d)计算实测点到所对应三角面片的投影距离，距离计算如式III式所示：

Δd＝|QG·n_q| (III)

式中，Δd为实测点在三角面片上的投影距离，n_q表示三角面片的法向矢量；

e)对实测点的投影方向进行判定，若实测点和重心点连线与法向矢量之间的夹角小于π/2时，法向矢量不变；若实测点和重心点连线与法向矢量之间的夹角大于π/2时，法向矢量反向；

f)根据实测点到对应三角面片的投影距离，将测点沿法线方向穿过投影点反向移动，获得补偿加工曲面重构点p，补偿加工曲面重构点p的计算如式IV式所示：

式中，(x_p，y_p，z_p)表示补偿曲面重构点的坐标值，(n_qx，n_qy，n_qz)表示三角面片法向矢量在X，Y，Z轴上的分量；

4)补偿加工曲面重构及补偿路径规划：在三维软件中实现对步骤3)所述的重构补偿加工曲面的点云数据的导入，利用上述该点云数据实现对补偿加工曲面的拟合，并由步骤3)所述的重构补偿加工曲面作为加工驱动体，在CAM软件中实现对补偿加工路径的生成。

2.根据权利要求1所述的一种基于逆向工程技术的复杂曲面加工误差补偿方法，其特征在于，步骤1)所述的网格划分可实现对理论模型离散数据信息的获取。

3.根据权利要求1所述的一种基于逆向工程技术的复杂曲面加工误差补偿方法，其特征在于，所述相关检测设备为三坐标测量机。