基于模型的三坐标检测工艺路径规划技术研究

• 作 者: 吴俊波
• 出 处: 西安电子科技大学
• 发表日期: 2020年01期

随着我国机械制造产业的快速升级,人们对产品零部件加工质量的要求越来越高,相应的,对零部件检测技术的要求也越来越高,三坐标测量是目前常用的高精度检测方法。为满足机械制造产品日益增长的精度要求和庞大的生产量需求,工件三坐标测量的自动化成为大势所趋,而基于MBD模型的检测规划技术是实现三坐标检测自动编程的有效途径。本文在基于模型的数字化在线质量检测技术课题的支持下,针对三坐标检测程序的高效率生成问题展开研究,提出了一种基于三维设计模型的三坐标检测程序的自动生成算法,开发了原型软件并进行了工程验证,所做的主要工作和创新点如下:首先,实现了三维设计模型的PMI信息与几何元素信息的自动提取,并提出一种将PMI的关联对象作为检测项的检测几何元素,并将该几何元素进行规范化和归并的方法。在传统三坐标测量编程时,常常使用工程图纸、Step、IGES格式模型文件作为三坐标检测规划的依据。这些数据来源缺少足够的可以自动提取的设计与检测要求信息,需要检测人员解读工件的二维设计图纸,然后手动进行检测路径的规划,不仅效率低,而且容易造成检测门槛和主观性错误。本文将MBD模型作为三坐标检测规划的数据载体,从中自动提取出模型的PMI和模型中几何元素的几何信息与拓扑信息。将提取的PMI中与检测规划相关的标注信息与模型的的几何元素进行关联映射。提取PMI标注的关联对象,并将其作为该PMI对应检测项的检测元素。根据模型中几何元素之间的拓扑关系规范化各PMI的关联对象,将关联对象等效为面元素,从而减少检测项在三坐标测量程序中定义的二义性并有效提高检测效率。最后,为了有效可靠地评价各检测项的尺寸与误差情况,将规范化后的各分割面元素特征进行归并,使得检测点的采样能够可靠地反映待检测几何元素的情况。其次,论文提出一种基于模型检测几何元素的可测可达性分析方法,在一定程度上提高三坐标检测的效率和测量结果的准确度。对测针做可达性分析,避免检测过程中测针角度的频繁更换;通过对待测工件的不同装夹位姿下的检测元素进行可测性分析,生成检测位置序列,减少检测过程中工件装夹位姿的更换次数。此外,提出了一种对检测路径是否需要进行预避障处理的判断方法,并举例说明了避障点的设置方法,提高三坐标检测编程的效率。以待检测几何元素与测针可达角度为依据将待检测采样点进行分组,进而进行检测路径的规划。根据三维模型相邻检测特征之间的凹凸关系来判断检测路径是否需要作预避障处理,减少以往的智能三坐标检测路径规划中需要先进行碰撞检测,根据碰撞位置来添加避障点这个过程所损耗的时间。最后,通过对UG三维建模软件的二次开发,编程实现了上述方法,并结合DMIS标准开发了基于模型的三坐标检测工艺规划原型系统,并结合典型工程项目,对提出的技术和软件功能进行了验证。