[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

说明书

本发明公开了一种基于逆向工程技术的复杂曲面加工误差补偿方法，包括以下步骤：1)复杂曲面网格划分；2)曲面加工检测；3)补偿曲面重构点计算；4)补偿加工曲面重构及补偿路径规划。本发明属于数控加工技术领域，具体是指一种基于逆向工程技术的复杂曲面加工误差补偿方法，旨在基于逆向工程技术的曲面造型方案，将逆向工程技术应用于复杂曲面加工误差补偿的方法，从而为高精密加工复杂曲面零件提供理论依据。

技术领域

本发明属于数控加工技术领域，具体是指一种基于逆向工程技术的复杂曲面加工误差补偿方法。

背景技术

逆向工程技术，又可称之为反求技术，是近年来在零件曲面造型方面，尤其是在复杂曲面的造型技术领域应用较为广泛的一种方法。逆向曲面造型技术主要针对无CAD模型的现有零件产品，通过对零件测量点云数据的拟合处理，实现对零件三维模型的建立，从而可进一步对产品零件进行分析、结构优化调整及加工操作等，该方法能够有效的降低产品的设计制造周期，加快产品的更新迭代速度，提高制造效率，抑制开发成本，对企业在该领域同类型产品市场竞争力的提升有着重要的意义。虽然逆向工程技术在产品实物的反求设计方面作用显著，并取得了一定的研究成果，但是对于将逆向工程技术应用于产品的制造加工过程，特别是对于复杂曲面制造过程中加工误差的抑制的方法研究还相对较少。因此，以逆向工程技术为背景，提出一种基于逆向工程技术的复杂曲面加工误差补偿方法，对零件加工精度的提升建立了保障，也可为相关研究工作的实施提供借鉴。现有的文献中所提出的方法主要针对零件的逆向工程设计，对零件曲面三维模型的建立作用显著，但并没有涉及如何将其应用于零件的加工误差补偿，或者现有技术中所建立的曲面重构模型复杂、数学计算量大而且需要考虑多种参数的影响，直接应用于生产实践的效率相对较低。

发明内容

为解决上述现有难题，本发明提供了一种基于逆向工程技术的复杂曲面加工误差补偿方法，旨在基于逆向工程技术的曲面造型方案，将逆向工程技术应用于复杂曲面加工误差补偿的方法，从而为高精密加工复杂曲面零件提供理论依据。

本发明采用的技术方案如下：一种基于逆向工程技术的复杂曲面加工误差补偿方法，包括以下步骤：

1)复杂曲面网格划分：利用三维软件实现对曲面理论CAD模型进行STL(StandardTemplate Library)格式的网格划分；

2)曲面加工检测：在CAM软件中对步骤1)所述的理论曲面CAD模型进行加工刀具路径规划，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；

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，利用镜像原理，计算获得重构补偿加工曲面的点云数据；

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。

进一步地，步骤1)所述的基于三维软件的建模模块，将曲面理论CAD模型的复杂曲面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的STL数据信息，以**.stl格式进行保存，模型STL格式文件的数据是由多组三角面片单元数据所组成，每组单元数据结构相同，包含一个三角面片的法向矢量值和三个顶点坐标值，该数据结构为后续MATLAB软件信息的读取提供了便利。

进一步地，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。

进一步地，步骤2)所述的基于三维软件的CAM模块对步骤1)所述的曲面模型STL网格划分及模型STL格式部分所示的复杂曲面进行刀具路径的规划设置，并利用后置处理程序实现对数控加工代码的生成，通过数控机床按照所生成的数控加工代码完成对零件的加工操作，并利用三坐标测量机实现对加工曲面的检测，记录测点数据信息。