【技术实现步骤摘要】
一种飞机结构件自动化扫描轨迹规划方法
本专利技术涉及飞机扫描工程领域,具体而言,涉及一种飞机结构件自动化扫描轨迹规划方法。
技术介绍
飞机结构件的检测及逆向工程都离不开对结构件的三维数据采集,目前结构件的测量方法主要分成两类,一类是接触式测量,如三坐标测量机。另一类是非接触式测量,如结构光扫描仪和三维激光扫描仪。接触式测量虽测量精度较高,但通常情况下测量效率较低、采样点也十分稀疏。而非接触式测量则可在较短的时间获取更多的高精度采样点,因此被工业界广泛采用。传统的三维数据采集方法采用人工手持扫描仪,基于人眼反馈规划扫描路径以及扫描数据的完整性。然而此方法非常依赖于扫描员的扫描技术,且操作乏味,扫描的最终结果难以得到保证。此外飞机结构件大多形状结构复杂,尺寸繁多,即使熟练的扫描员也很难规划好扫描的路径,会存在大量的重复扫描影响扫描效率。为解放劳动力,提高测量效率,越来越多的研究人员将研究目标定位在由机器人(或者机械臂)驱动的扫描上,然而如何规划好扫描路径是决定机器人自动化扫描质量和扫描效率的关键因素,也是首要难点。目前的研究方法主要是基于已知三维模型的自动化扫描轨迹规划方法,虽然针对模型几何相对简单的路径规划已有较好的解决方案,但是在结构件较为复杂的情况下计算复杂度相对较高,同时会存在扫描结果缺失过大的情况。为解决以上问题,本专利技术通过将飞机结构件扫描的复杂结构规划问题拆解成逐个特征的轨迹规划问题,再通过特征之间的关联关系最终得到零件的整体扫描轨迹,这种分层次的扫描测量可有效解决扫描轨迹规划复杂度高的问题,显著 ...
【技术保护点】
1.一种飞机结构件自动化扫描轨迹规划方法,其特征是:包括以下步骤:/n步骤一、向扫描仪输入飞机结构件CAD模型及飞机结构件相应加工特征识别结果,建立扫描坐标系,该坐标系与飞机结构件的加工坐标系一致;/n步骤二、提取飞机结构件所有已识别加工特征及其关联参数,将加工特征进行分类,根据各类加工特征之间的位置和相似性关系构建几何拓扑关系图,其中每个加工特征为一个节点,边为加工特征与加工特征之间距离和相似度相关的度量函数,/n步骤三、初始化扫描原点,依据边确定各加工特征的总体扫描顺序规划,每一类加工特征,分出若干个子特征,依据其子特征对每一个加工特征进行细节扫描轨迹规划;/n步骤四、当不同加工特征在飞机结构件上共面时,调整扫描轨迹规划,使加工特征之间的共同面只扫描一次;/n步骤五、以总体扫描顺序规划顺序为约束,优化各个细节扫描轨迹规划的扫描起始点和终止点,使得扫描仪在不同加工特征扫描的位移距离最短;/n步骤六、确定部分子特征为重点子特征,规划扫描仪扫描速度,扫描仪扫描重点子特征时降低速度,提高扫描点云密度,最终得到飞机结构件完整扫描路径。/n
【技术特征摘要】
1.一种飞机结构件自动化扫描轨迹规划方法,其特征是:包括以下步骤:
步骤一、向扫描仪输入飞机结构件CAD模型及飞机结构件相应加工特征识别结果,建立扫描坐标系,该坐标系与飞机结构件的加工坐标系一致;
步骤二、提取飞机结构件所有已识别加工特征及其关联参数,将加工特征进行分类,根据各类加工特征之间的位置和相似性关系构建几何拓扑关系图,其中每个加工特征为一个节点,边为加工特征与加工特征之间距离和相似度相关的度量函数,
步骤三、初始化扫描原点,依据边确定各加工特征的总体扫描顺序规划,每一类加工特征,分出若干个子特征,依据其子特征对每一个加工特征进行细节扫描轨迹规划;
步骤四、当不同加工特征在飞机结构件上共面时,调整扫描轨迹规划,使加工特征之间的共同面只扫描一次;
步骤五、以总体扫描顺序规划顺序为约束,优化各个细节扫描轨迹规划的扫描起始点和终止点,使得扫描仪在不同加工特征扫描的位移距离最短;
步骤六、确定部分子特征为重点子特征,规划扫描仪扫描速度,扫描仪扫描重点子特征时降低速度,提高扫描点云密度,最终得到飞机结构件完整扫描路径。
2.根据权利要求1所述的一种飞机结构件自动化扫描轨迹规划方法,其特征是:步骤二中,对加工特征进行分类的类别至少包括:轮廓特征、槽特征、筋特征和孔特征,步骤一中,导入的飞机结构件加工特征识别结果至少包括轮廓特征、槽特征、筋特征和孔特征的位置、几何形状、种子面和子特征的属性信息。
3.根据权利要求2所述的一种飞机结构件自动化扫描轨迹规划方法,其特征是:步骤二中,边的构建原则为:1)两个加工特征fi,fj存在共面,则该两个特征之间存在一条有效边eij;2)搜索与当前加工特征同类的加工特征,构建有效边eij;3)搜索与当前加工特征不同类的加工特征,取最邻近的加工特征构建有效边eij;基于特征的相似性和特征之间的距离计算每一条边的权重,其中同一类特征的相似性为tij=1,不同类...
【专利技术属性】
技术研发人员:汪俊,徐雅斌,刘元朋,龚小溪,
申请(专利权)人:南京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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