一種五軸加工中心在機檢測復雜型面方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及數控加工技術領域，尤其涉及一種五軸加工中心在機檢測復雜型面方 法。
【背景技術】
[0002] 在航空航天、汽車、船舶和各種高技術裝備中，具有復雜空間型面幾何特征的零件 應用日益廣泛，在實現系統力學性能、光學性能、流體性能等物理性能要求方面扮演重要角 色，其對數控機床的加工精度和質量檢測精度的要求也日益提高。隨著現代制造業檢測技 術的發展，提出了新的測量理念，其衍生的檢測手段主要可以分為離線檢測和在線檢測兩 種。三坐標測量機作為離線測量實現方式的典型代表，被廣泛地應用于機械制造、電子、汽 車和航空航天等工業中。但該方式對于特殊對象如一些大型工件，加工后線下移動會非常 困難，此外，在離線裝夾的過程中也會不可避免地添加重復定位誤差，不利于后期工件幾何 誤差的評定。在機檢測系統可以很好的解決上述問題。采用該檢測方式可以避免由于多次 裝夾而引起的重復定位誤差，從而保證檢測數據及評定結果的有效性，一定意義上改善了 數控機床的性能，可以帶來巨大的經濟效益。
[0003] (1)天津大學何改云教授申請專利名稱為："一種復雜空間型面在機質量檢測系 統"，其專利公開號為CN101342664,公開日2009. 01. 14。
[0004] (2)Choi等人在三軸機床上配置在機檢測，同時建立誤差分析補償的機制， 通過相關算法修改刀位文件從而減小加工誤差（參見ChoiJP，MinBK，LeeS J.Reductionofmachiningerrorsofathree-axismachinetoolbyon-machine measurementanderrorcompensationsystem.JournalofMaterialsProcessing Technology，2004, 155:2056 ~2064) 〇
[0005] (3)華中科技大學李斌等申請專利名稱為："一種復雜曲面法矢在機檢測方法"， 其專利公開號為CN103433810A，公開日2013. 12. 11。
[0006] 文獻（1)、⑵中所建立的在機檢測系統，雖然在質量檢測方面作用顯著，但僅適 用于三軸機床，如何有效實現五軸機床在機檢測復雜曲面，需要作進一步的研宄。
[0007] 文獻⑶采用激光測頭，提出一種復雜曲面法矢在機檢測方法，特別適用于在自 由曲面鉆孔過程中對鉆孔法矢的實時檢測。但是由于物體的輻射特性對激光測量結果也有 較大影響，如照明情況、表面狀態反射情況、陰影、擋光、對譜線吸收情況等，都會引入附加 誤差。
【發明內容】
[0008] 本發明提供了 一種五軸加工中心在機檢測復雜型面方法，本發明使加工中心具有 復雜空間型面質量檢測的功能，可以節省大量的時間和成本，詳見下文描述：
[0009] 一種五軸加工中心在機檢測復雜型面方法，所述在機檢測復雜型面方法包括以下 步驟：
[0010] 基于商用軟件UGNX8.0的實體造型技術，對檢測點進行規劃，獲取型面檢測點的 坐標、法向矢量和切向矢量；
[0011] 利用商用可視化數學軟件讀取檢測點的坐標、法向矢量和切向矢量，規劃檢測路 徑；
[0012] 通過檢測路徑對型面進行檢測，根據五軸加工中心的類型，生成相應的在機檢測 代碼。
[0013] 其中，所述基于商用軟件UGNX8. 0的實體造型技術，對檢測點進行規劃，獲取型面 檢測點的坐標、法向矢量和切向矢量的步驟具體為：
[0014] 基于商用軟件UGNX8. 0的點集功能，在工件坐標系下，選擇檢測型面，根據非均勻 有理B樣條曲面的導線和母線方向，創建一組對應于檢測型面的檢測點，刪除包含檢測型 面兩端和底部的檢測點；
[0015] 通過對三維商用軟件UG進行二次開發，利用GRIP語言，提取檢測型面的檢測點坐 標、法向矢量和切向矢量。
[0016] 其中，所述利用商用可視化數學軟件讀取檢測點的坐標、法向矢量和切向矢量，規 劃檢測路徑的步驟具體為：
[0017] 按照沿檢測點法向矢量的接觸原則對檢測型面進行檢測，將檢測點進行編號，根 據檢測點獲取對應的定位點、回退點，定位點、回退點的方向均沿對應的檢測點的法向方 向；
[0018] 通過對測頭移動速度的控制，結合檢測點、定位點和回退點實現檢測路徑的規劃。
[0019] 本發明提供的技術方案的有益效果是：本發明使得工件在加工過程中不再需要將 工件從機床搬到檢測設備上，加工過程中可以隨時檢查工件的質量；同時利用所得結果指 導工件的定位和加工修正，提高加工過程的生產效率，能以較低的時間成本盡可能及時地 檢測出現的誤差，降低工件報廢率。
【附圖說明】
[0020] 圖1為一種五軸加工中心在機檢測復雜型面方法的流程圖；
[0021] 圖2為檢測點規劃圖；
[0022] a為包含檢測型面兩端和底部一些難以測量的檢測點的示意圖；
[0023] b為調整后的檢測點不意圖。
[0024] 圖3為檢測點法向矢量與切向矢量圖；
[0025] a為調用POINT函數，獲得檢測點在工件坐標系下的坐標值的示意圖；
[0026] b為調用SDDUF函數，獲得檢測型面上的檢測點的切向矢量的示意圖；
[0027] c為調用SNORF函數，獲得檢測型面上的檢測點的法向矢量的示意圖。
[0028] 圖4為局部測量路徑規劃圖；
[0029] 圖5為五軸加工中心運動關系圖；
[0030] 圖6為實驗驗證圖。
【具體實施方式】
[0031] 為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面對本發明實施方式作進一步 地詳細描述。
[0032] 本發明基于商用軟件UGNX8. 0的實體造型技術，對檢測點進行規劃，通過GRIP語 言對UG軟件進行二次開發，獲取型面檢測點的坐標、法向矢量和切向矢量，將檢測點信息 以TXT文件形式保存。利用商用可視化數學軟件MATLAB2012的數學計算功能，讀取檢測 點信息，規劃檢測路徑。最后根據五軸加工中心的類型，生成相應的在機檢測代碼，參見圖 1，詳見下文描述：
[0033] 實施例1
[0034] 一種五軸加工中心在機檢測復雜型面方法，參見圖1，該在機檢測復雜型面方法包 括以下步驟：
[0035] 101 :基于商用軟件UGNX8. 0的實體造型技術，對檢測點進行規劃，獲取型面檢測 點的坐標、法向矢量和切向矢量；
[0036] 102 :利用商用可視化數學軟件讀取檢測點的坐標、法向矢量和切向矢量，規劃檢 測路徑；
[0037] 103:通過檢測路徑對型面進行檢測，根據五軸加工中心的類型，生成相應的在機 檢測代碼。
[0038] 其中，步驟101中的基于商用軟件UGNX8. 0的實體造型技術，對檢測點進行規劃， 獲取型面檢測點的坐標、法向矢量和切向矢量的步驟具體為：
[0039] 基于商用軟件UGNX8. 0的點集功能，在工件坐標系下，選擇檢測型面，根據非均勻 有理B樣條曲面的導線和母線方向，創建一組對應于檢測型面的檢測點，刪除包含檢測型 面兩端和底部的檢測點；
[0040] 通過對三維商用軟件UG進行二次開發，利用GRIP語言，提取檢測型面的檢測點坐 標、法向矢量和切向矢量。
[0041] 其中，步驟102中的利用商用可視化數學軟件讀取檢測點的坐標、法向矢量和切 向矢量，規劃檢測路徑的步驟具體為：
[0042] 按照沿檢測點法向矢量的接觸原則對檢測型面進行檢測，將檢測點進行編號，根 據檢測點獲取對應的定位點、回退點，定位點、回退點的方向均沿對應的檢測點的法向方 向；
[0043] 通過對測頭移動速度的控制，結合檢測點、定位點和回退點實現檢測路徑的規劃。
[0044] 通過上述步驟101-步驟103使加工中心具有復雜空間型面質量檢測的功能，可以 節省