[发明专利]一种面向多检验特征的检测路径规划方法

说明书

本发明公开一种面向多检验特征的检验路径规划方法：步骤一：测点和安全点的布局，记录每个测点的坐标值、方向向量和所属特征的标识号；步骤二：制定相关规则，建立任意测点和安全点间的N×N关联关系布尔矩阵R_N；步骤三：根据测点之间是否可有效到达构建基于关联关系布尔矩阵约束的蚁群算法，得出各测点和安全点间可达路径的最优解；步骤四：构建结构体数组，存储最优解测点的有序队列、测点依附的特征名、特征类型及检验几何公差；步骤五：将路径输出成带有依附特征信息数据的检测路径程序，用设备进行检测，并返回测点实测值；最后进行测点的拟合与评价。本发明方法使得规划路径最短，节省测量的时间，提高数字化检测的效率。

技术领域

本发明涉及一种面向多检验特征的检测路径规划方法，尤其是一种在智能制造加工技术领域数字化检测中基于三维模型的测点路径规划方法，它以数字化检测过程路径规划为目标，通过分析布置在多个待检验特征上的测点及安全点之间的位置关系，根据测点可测性和所属几何特征标签等信息，对部署在多检验特征上的测点进行路径规划。适用于数字化检测、检测路径规划、智能制造加工等领域。

背景技术

机械零件检测是零件生产制造过程重要的组成部分。对于零件检测而言，检测路径直接影响检测效率、检测精度、检测准确性等诸多问题。随着企业数字化转型进程的加快，企业中广泛采用三坐标测量机或在机测量方式进行零件加工质量的检测，在这种数字化的检测过程中测点路径的规划是影响测量效率的关键。当前，企业在利用三坐标测量机等数字化检测设备进行机械产品质量检测时，通常采用手工规划测量或面向单一几何特征的自动规划和测量的方式。手工布点和人工路径规划存在测量路径反复重叠、可测性不佳、反复试错等问题；基于单一几何特征的路径规划的检测方式也存在路径无法跨几何特征、路径重复等问题，难以充分发挥三坐标测量机等数字化测量设备的效能，严重影响了检测效率和检测质量，使得检测环节成为影响生产计划按时完成的瓶颈之一。因此，研究基于数字化模型的能够跨几何特征的最优化检测路径规划方法具有重要的理论意义和应用价值。

近年来，随着智能制造技术的快速发展，三维建模软件二次开发的难度大大降低，通过对三维数字化模型中几何特征的解析和提取、对测点坐标值的分析和检测路径的仿真，可以实现基于几何特征的测点优化布局和检测路径规划。采用面向多检验特征的测点路径规划方法，可以解析多个几何特征上的测点坐标和可测性等信息，实现跨几何特征的路径规划，减少重复路径和无效路径，提高检测效率。本发明针对数字化检测中基于三维模型的测点路径规划问题，综合考虑了多检测特征的测点可测性、跨几何特征的检测路径规划、面向测量结果评价的测点数据组织管理等问题，提出了一种面向多检验特征的检验路径规划方法。借助该方法，在检测试验中采集测点及特征数据，经过一系列的分析与处理，能够实现面向多检验特征自动检测的最优化路径规划。

发明内容

在数字化检测过程中，路径规划的结果影响检测效率和检测效果，实现跨几何特征的检验路径规划对于提高检测效率和检测质量十分重要。基于此，本发明的目的在于提供一种面向多检验特征的检验路径规划方法，通过对测点及安全点的关联关系矩阵的建立、蚁群算法的路径规划应用和基于结构体数组的数据存储等，实现跨几何特征的测点全局最优路径规划和面向检测结果评价的测点数据组织管理。

本发明提出了一种面向多检验特征的检验路径规划方法。在分析测点可达性的基础上，提出了基于蚁群算法的测点序列最优化选择策略，实现了跨几何特征的测点路径规划。本发明的具体实施步骤如下：

步骤一：区别于根据工人师傅的经验在模型上手动增加测点和安全点的常规方法，本发明通过分析三维模型上的检验信息，根据几何特征的特点和几何公差的要求进行测点和安全点的布局，并记录每个测点的坐标值、方向向量和所属特征的标识号，设计相应的数据库表存储测点信息。

步骤二：针对测点之间可能存在跨特征相邻不可有效到达的问题，制定相关规则，建立任意测点和安全点之间的一个N×N关联关系布尔矩阵R_N，其中N为测点和安全点的总个数，以此约束最终的规划路径。