一种钣金零件弯曲角度的数字化检测方法与流程

文档序号:12364803阅读:809来源:国知局
一种钣金零件弯曲角度的数字化检测方法与流程
本发明涉及一种弯边类钣金零件弯曲角度的数字化检测方法,属于飞机制造
技术领域

背景技术
:框肋类钣金零件主要用于飞机机身及机翼中的次受力件,框肋类钣金零件尺寸大小不一,形状复杂。框肋零件由弯边与腹板构成,其腹板面一般保持平整,四周沿轮廓分布有不同弯曲角和不同高度的弯边,弯边一般有直线、凸曲线、凹曲线弯边三种形式。弯边一般为变曲率变弯曲角度。框肋零件弯边一般与长桁、蒙皮等结构件搭接,共同构成飞机的气动外形,而弯边的弯曲角度是影响装配的重要因素。工程中针对框肋类钣金零件的弯边角度一般采用角度尺测量的方法进行检测,存在一定的测量误差;对于变弯曲角度弯边不能准确确定某截面位置的角度偏差,检测该类零件需要有较高检测经验的检测人员进行检测;角度尺测量不能够对产品数据进行有效的采集,大量的经验数据不能够应用于后续产品的成形工艺设计中,造成了工艺资源的浪费。数字化检测手段能够有效降低测量误差;能够准确定位某截面位置的角度偏差,并能够为大量经验数据的采集提供可靠的途径,可以为后续产品工艺设计提供有效的经验数据支撑。随着零件种类、数量的不断增加及对生产质量要求的不断提高,数字化检测手段是框肋类钣金零件检测的发展方向。技术实现要素:针对现有技术存在的不足,本发明提出一种钣金零件弯曲角度的数字化检测方法,其特征在于以零件设计模型为参考模型,对成形零件的扫描点云模型CO进行处理,以检测成形零件的弯边弯曲角度。具体步骤如下:步骤1:建立零件设计模型外形面点云模型CD,提取零件设计模型弯边基线LIW,建立法平面、点云模型分割曲面SS、点云模型分割平面FS,具体步骤如下:步骤1.1:提取零件设计模型外形面SO,将外形面SO导出得到设计模型外形面点云模型CD;提取零件设计模型的弯边基线LIW,沿弯边基线LIW插入n个法平面FiNL,i=1、2……n,法平面与零件设计模型外形面SO相交得到交线i=1、2……n,测量得到交线圆角区的弯曲角度为i=1、2……n,弯曲半径为Rmm;步骤1.2:将弯边基线LIW沿腹板外平面FWO的两侧法线方向双向延伸长度H+ξ得到曲面S,H为零件弯边高度,ξ为设定的尺寸值;将曲面S分别沿其边界线LBR、LBL外插延伸ζ,得到曲面S',ζ为另一设定的尺寸值;将曲面S'向零件腹板内侧偏移得到点云模型分割曲面SS,仍为一设定的尺寸值;步骤1.3:将腹板外平面FWO沿其法线方向偏移DWmm,建立点云模型分割平面FS,DW计算方法为:其中α=MAX(αiD);步骤2:对成形零件的扫描点云模型CO进行裁剪和对齐,得到点云模型CMA,然后对点云模型CMA进行分割处理,分割后的点云模型与法平面FiNL相交得到点云截面坐标集:具体步骤如下:步骤2.1:在点云处理软件中,对成形零件的扫描点云模型CO进行裁剪处理,删除掉非零件外形部分的点云得到裁剪后的点云模型CM,将设计模型外形面模型CD导入到点云处理软件中并设置为参考模型,将裁剪后的点云模型CM与设计模型外形面点云模型CD对齐得到对齐后成形零件的外形点云模型CMA;步骤2.2:将成形零件的外形点云模型CMA导入到CAD软件中,以点云模型分割平面FS、点云模型分割曲面SS为分割面,将点云CMA分割为圆角区点云模型CA、腹板区点云模型CW和弯边区点云模型CF三部分;步骤2.3:法平面FiNL与腹板区点云模型CW相交,得到腹板区截面点云模型i=1、2......n,将截面点云模型导出得到腹板区截面点云模型的点云坐标集i=1、2......n,j=1、2......m,其点云起始坐标点为点云终止坐标点为步骤2.4:法平面FiNL与弯边区点云模型CF相交,得到弯边区截面点云模型i=1、2......n,将截面点云模型导出得到弯边区截面点云模型的点云坐标集i=1、2......n,j=1、2......p,其点云起始坐标点为点云终止坐标点为步骤3:将腹板区截面点云模型的点云坐标集与弯边区截面点云模型的点云坐标集分别拟合成直线,计算两条直线的夹角,计算得到成形零件的弯曲角度,与设计模型弯曲进行比较后得到成形零件的弯曲角度偏差;具体步骤如下:步骤3.1:将腹板区截面点云模型的拟合直线方程设为其中为未知参数;将点云坐标集中的m个点带入方程式,求解方程可得截面点云模型的拟合直线的方向向量为步骤3.2:将弯边区截面点云模型的拟合直线方程设为其中为未知参数;将点云坐标集中的p个点带入方程式,求解方程可得截面点云模型的拟合直线的方向向量为步骤3.3:点云模型的方向向量为:可得拟合直线的方向向量点云模型的方向向量为:可得拟合直线的方向向量步骤3.4:根据和求得成形零件弯曲角度为其中成形零件弯曲角度偏差值为有益效果本发明通过数字化方法对钣金零件的弯边弯曲角度进行检测,能够实现钣金零件的精准检测,能够实现钣金零件的批量检测。能够实现成形零件检测位置弯曲角度与设计模型相同位置弯曲角度的一一对应,检测位置的弯曲角度弯曲半径等信息与该检测零件的成形工艺参数等数据可以用于验证钣金零件回弹补偿经验值数据库中已存在的数据。对于批量检测的成形零件,检测数据可以用于扩充钣金零件回弹补偿经验值数据库,为钣金零件的工艺回弹补偿提供依据形。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。附图说明本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:图1钣金零件;图2法平面创建;图3分割曲面创建;图4分割平面创建;图5点云模型处理过程;图6点云模型分割;图7点云截面线截取;图8点云模型拟合向量方向判断。具体实施方式下面详细描述本发明的实施例,所述实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。本发明提出一种钣金零件弯曲角度的数字化检测方法,其特征在于以零件设计模型为参考模型,对成形零件的扫描点云模型CO进行处理,以检测成形零件的弯边弯曲角度。具体步骤如下:步骤1:建立零件设计模型外形面点云模型CD,提取零件设计模型弯边基线LIW,建立法平面、点云模型分割曲面SS、点云模型分割平面FS,具体步骤如下:步骤1.1:提取零件设计模型外形面SO,将外形面SO导出得到设计模型外形面点云模型CD;提取零件设计模型的弯边基线LIW,沿弯边基线LIW插入n个法平面i=1、2……n,法平面与零件设计模型外形面SO相交得到交线i=1、2……n,测量得到交线圆角区的弯曲角度为i=1、2……n,弯曲半径为Rmm;步骤1.2:将弯边基线LIW沿腹板外平面FWO的两侧法线方向双向延伸长度H+ξ得到曲面S,H为零件弯边高度,ξ为设定的尺寸值;将曲面S分别沿其边界线LBR、LBL外插延伸ζ,得到曲面S',ζ为另一设定的尺寸值;将曲面S'向零件腹板内侧偏移得到点云模型分割曲面SS,仍为一设定的尺寸值;步骤1.3:将腹板外平面FWO沿其法线方向偏移DWmm,建立点云模型分割平面FS,DW计算方法为:其中步骤2:对成形零件的扫描点云模型CO进行裁剪和对齐,得到点云模型CMA,然后对点云模型CMA进行分割处理,分割后的点云模型与法平面FiNL相交得到点云截面坐标集:具体步骤如下:步骤2.1:在点云处理软件中,对成形零件的扫描点云模型CO进行裁剪处理,删除掉非零件外形部分的点云得到裁剪后的点云模型CM,将设计模型外形面模型CD导入到点云处理软件中并设置为参考模型,将裁剪后的点云模型CM与设计模型外形面点云模型CD对齐得到对齐后成形零件的外形点云模型CMA;步骤2.2:将成形零件的外形点云模型CMA导入到CAD软件中,以点云模型分割平面FS、点云模型分割曲面SS为分割面,将点云CMA分割为圆角区点云模型CA、腹板区点云模型CW和弯边区点云模型CF三部分;步骤2.3:法平面与腹板区点云模型CW相交,得到腹板区截面点云模型i=1、2......n,将截面点云模型导出得到腹板区截面点云模型的点云坐标集i=1、2......n,j=1、2......m,其点云起始坐标点为点云终止坐标点为步骤2.4:法平面与弯边区点云模型CF相交,得到弯边区截面点云模型i=1、2......n,将截面点云模型导出得到弯边区截面点云模型的点云坐标集i=1、2......n,j=1、2......p,其点云起始坐标点为点云终止坐标点为步骤3:将腹板区截面点云模型的点云坐标集与弯边区截面点云模型的点云坐标集分别拟合成直线,计算两条直线的夹角,计算得到成形零件的弯曲角度,与设计模型弯曲进行比较后得到成形零件的弯曲角度偏差;具体步骤如下:步骤3.1:将腹板区截面点云模型的拟合直线方程设为其中为未知参数;将点云坐标集中的m个点带入方程式,求解方程可得截面点云模型的拟合直线的方向向量为步骤3.2:将弯边区截面点云模型的拟合直线方程设为其中为未知参数;将点云坐标集中的p个点带入方程式,求解方程可得截面点云模型的拟合直线的方向向量为步骤3.3:点云模型的方向向量为:可得拟合直线的方向向量点云模型的方向向量为:可得拟合直线的方向向量步骤3.4:根据和求得成形零件弯曲角度为其中成形零件弯曲角度偏差值为基于上述原理,以图1中连续下陷弯边框肋零件为例,零件弯边设计弯曲角度为90°,弯曲外半径为5.6mm。结合附图,说明框肋零件弯边弯曲角度数字化检测的具体实施过程。1.提取零件设计模型外形面SO,将外形面SO以stl格式导出为设计模型外形面模型CD;提取设计模的弯边基线LIW,沿弯边基线LIW插入10个法平面i=1、2……10,法平面与设计模型外形面相交得到交线i=1、2……10,测得每个截面的弯曲角度均为90°,如图2所示;将腹板外平面FWO沿其法线方向偏移7.6mm,建立点云模型分割平面FS,如图4所示;将弯边基线LIW沿腹板外平面FWO的法线方向拉伸5mm,得到曲面S,将曲面S向零件腹板内侧偏移2mm得到点云模型分割曲面SS如图3所示。2.在点云处理软件Geomagic中,对成形零件的扫描点云模型CO进行裁剪处理,删除掉非零件外形部分的点云得到裁剪后的点云模型CM,将设计模型外形面点云模型CD导入到Geomagic中并设置为参考模型,将裁剪后的点云模型CM与设计模型外形面点云模型CD对齐,得到成形零件的外形点云模型CMA。将CMA以stl格式导出如图5所示;将成形零件的外形点云模型CMA导入到CATIA中,以点云模型分割平面FS、点云模型分割曲面SS为分割面,将成形零件的外形点云模型CMA分割为圆角区点云模型CA、腹板区点云模型CW和弯边区点云模型CF三部分,如图6所示;法平面FiNL与腹板区点云模型CW相交,得到腹板区截面点云模型i=1、2……10,将截面点云模型导出得到腹板区截面点云模型的点云坐标集i=1、2......10,j=1、2......m;法平面与弯边区点云模型CF相交,得到弯边区截面点云模型i=1、2......10,将截面点云模型导出得到弯边区截面点云模型的点云坐标集i=1、2......10,j=1、2......p,如图7所示。3.以法平面与腹板区点云模型CW和弯边区点云模型CF相交得到截面点云模型和为例,介绍具体计算过程,如图8所示。截面点云模型的点云坐标集为共包含205个坐标点,其点云起始坐标点为其点云终止坐标点为截面点云模型的点云坐标集为共包含25个坐标点,其点云起始坐标点为其点云终止坐标点为根据腹板区截面点云模型的拟合直线方程,得到截面点云模型的拟合矩阵方程为:A1Wx1WB1Wy1W=563925434.65029600.4060-49065651.6-437770.68512640785.39323097.0493623097.04936206-1]]>经计算拟合直线的方向向量为:(-0.027479426,0.350194801,1);根据弯边区截面点云模型的拟合直线方程,得到截面点云模型的拟合矩阵方程为:AiFxiFBiFyiF=87509059.84610605.4355-7574842.43-52854.41382513481.41663582.8807383582.88073825-1]]>经计算拟合直线的方向向量为:(41.25121164,0.349534035,1);点云模型的方向向量为:可得拟合直线的方向向量点云模型的方向向量可得拟合直线的方向向量求得成形零件弯曲角度为成形零件弯曲角度偏差值为δ1=0.01461272。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。当前第1页1 2 3 
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