[发明专利]接触式局部曲率特征的测量方法及系统

说明书

本申请公开了一种接触式局部曲率特征的测量方法及系统，其中，方法包括：利用接触式压紧环面与工件特定待加工位置接触；利用距离传感器阵列获取当前工件环面周围的几个待测点的距离信息，并根据距离信息计算当前曲面的朝向特征，其中，朝向特征包含待测量点位局部法向矢量方向；使用法向矢量、距离传感器分布特征和测量示值计算当前压紧环面对应工件曲面的曲率特征，其中，曲率特征包含主曲率半径、主曲率朝向、平均曲率、高斯曲率，以利用二次曲面拟合局部曲面。本申请实施例的接触式局部曲率特征的测量方法，通过末端机构上的距离传感器阵列测量工件曲率特征，可以提升现有自动化加工设备在工件刚性较弱、形貌未知等复杂工况下加工的精度和效率。

技术领域

本申请涉及自动化装备及制造中的加工检测技术领域，特别涉及一种接触式局部曲率特征的测量方法及系统。

背景技术

在现代自动化制造装备过程当中，尤其是航空航天领域、汽车与船舶领域，需要对复杂曲面外形的零部件进行加工，对于复杂外形的零部件一个重要的问题在于，该部件的实际外形形貌可能会与数模中的理论外形不符，进而引发加工误差；对于具有此类特征的零部件，一般使用加工前进行形貌检测，并与实际数模进行配准，以获取加工位置的曲面特征。进一步，使用结构紧凑的检测系统，直接附加在加工机构前端，在加工前对工件曲面特征进行测量，可以有效提升自动化制造的效率，同时省去外部测量和配准的环节，加速生产；同时，在加工机构已经压紧在工件待加工位置表面时，测量数据受到弱刚性工件的挠曲变形的影响较低，测量精度更高，从而提升精度。在这一过程当中，对测量系统的要求是尽可能紧凑，可以附加在加工系统前端，并紧贴复杂形状的工件，同时快速完成测量。末端机构在压紧的过程当中即可完成测量，并不需要设备进行更换站位等，在提高加工效率的同时，保证了加工设备局部压紧工件这一定位过程的稳定性，有助于加工位置精度的提升。

申请内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一目的在于提出一种接触式局部曲率特征的测量方法，在现有的测量曲面法矢朝向功能基础上，该方法能够以较高的精度将局部曲面拟合成空间二维曲面并提取曲率，以补偿得到更高的加工精度。

本发明的第二个目的在于提出一种接触式局部曲率特征的测量系统。

本发明的第三个目的在于提出一种电子设备。

本发明的第四个目的在于提出一种计算机可读存储介质。

为达到上述目的，本申请第一方面实施例提供一种接触式局部曲率特征的测量方法，包括以下步骤：

利用接触式压紧环面与工件特定待加工位置接触；

利用距离传感器阵列获取当前工件环面周围的几个待测点的距离信息，并根据所述距离信息计算当前曲面的朝向特征，其中，所述朝向特征包含待测量点位局部法向矢量方向；

使用法向矢量、距离传感器分布特征和测量示值计算当前压紧环面对应工件曲面的曲率特征，其中，所述曲率特征包含主曲率半径、主曲率朝向、平均曲率、高斯曲率，以利用二次曲面拟合局部曲面。

另外，根据本发明上述实施例的接触式局部曲率特征的测量方法还可以具有以下附加的技术特征：

可选地，所述利用接触式压紧环面与工件特定待加工位置接触，包括：

控制压紧环面在驱动下紧贴工件表面，使得所述压紧环面与工件曲面形成稳定接触；

以此作为限制条件，以所述压紧环面为参考，建立测量坐标系；

以距离传感器在末端机构上的安装标定信息，构建测量数据在测量坐标系空间当中的矢量映射关系。

可选地，所述利用距离传感器阵列获取当前工件环面周围的几个待测点的距离信息，并根据所述距离信息计算当前曲面的朝向特征，包括：