【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种工件基准的自动化筛选方法。
技术介绍
1、一个尚未定位的工件，其位置是不确定的。比如，一个未定位的长方体工件放在空间坐标系中，工件可以沿x、y、z轴平移到不同位置，也可以绕x、y、z轴转动到不同位置，其中，将工件沿x、y、z轴的平移称为移动自由度，将工件绕x、y、z轴的转动称为转动自由度，用以描述工件位置不确定性的移动自由度和转动自由度合成为工件的六自由度。
2、工件要正确装配，首先要限制工件的自由度。假设空间有一个固定点，工件的底面与该点保持接触，那么工件沿z轴的移动自由度就被限制了。比如，常用的3-2-1定位原则是在空间上限制一个工件的六自由度的最基本的条件。而在实际工程中，根据工件的特性，允许超出3-2-1原则的过定位，以保证工件定位的可靠性。“3-2-1”的定位原则主基准规定方向，3点或面接触，消除3个自由度；比如xoy平面上呈三角形分布的三点限制了z轴的平移自由度，绕x轴的转动自由度和绕y轴的转动自由度这三个自由度。次基准用来定位，2点或线接触，消除2个自由度；yoz平面的的水平放置的两个点，限制了工件在y轴向的平移自由度以及绕z轴的转动自由度的这两个自由度。第三基准用来固定，控制零件的旋转，1点，消除1个自由度；比如，xoz平面内的一个点，限制了工件在x轴向的平移自由度。故基准限制了六个自由度，3-2-1原则成立。
3、但是，当前行业的开发方式普遍依赖于工程师对基准相关因素的知识积累，导致基准设计结果缺乏客观评价指标，缺乏全局的考虑。而基准设计不佳将导致返工更是会产生零件结构
技术实现思路
1、基于基准设计结果缺乏客观评价指标，缺乏全局的考虑的问题，一种降低对于人的经验依赖，通过对工件点云进行全局计算，能够定量的给出评价指标，以定量化指标筛选工件基准的方法是本专利技术致力于的工作。
2、机械零件的形状由它的表面组合来决定，而在其中其关键作用的就是功能面，功能面就是与工作介质或其他物体相接触或相互作用的表面。质心在最大功能面的投影方向距离和最大功能面的投影方向的最大三角形面积作为定量评价指标，来筛选工件主基准的方法。
3、本专利技术的第一个方面，目的在于提供一种通过遍历计算的方案，以质心和功能面作为定量评价指标来筛选工件主基准的方法。
4、本专利技术采用的技术方案是：一种工件基准的自动化筛选方法，包括筛选目标工件的主基准定位点；主基准筛选的目标是确定3个主基准定位点，目标工件的所有主基准定位候选点已知、目标工件装配时允许的变形量阈值已知；工件的遍历目标工件的所有功能面，找到面积最大的功能面、设置为最大功能面；获得目标工件的属性点，将属性点向最大功能面投影获得投影属性点；
5、使主基准定位候选点形成相互独立的区域，每个区域对应一个候选点集，候选点集的数量≥3个；选任意三个坐标点为一组坐标点，一个坐标点组的任意一个坐标点都与另两个坐标点来自不同的候选点集，一个坐标点组视为一个三角形的三个顶点；
6、遍历所有情况下的坐标点组，并以相同规则获取每个三角形的要素点，将要素点连成第一多边形；
7、以任意一个坐标点组作为当前主基准，计算当前主基准下目标工件的变形区域和变形量，每个变形区域与其变形量对应；
8、对于当前主基准，以变形区域和、或第一多边形来设置条件，以代表变形情况的局部分值与代表目标工件整体情况的全局分值的比值作为当前得分；
9、依据条件、遍历每一个坐标点组代表的主基准方案，获得所有主基准方案的得分，筛选出得分最大的主基准方案作为选定主基准。
10、进一步，要素点是几何中心点或者质心点。
11、进一步，修正得分的第一种获得方案是：获取当前变形区域的中心点，将该中心点向最大功能面投影或者投影中心点，以投影中心点为圆心在最大功能面上做辅助圆；辅助圆与第一多边形相交，则求辅助圆与第一多边形的重叠面积，以重叠面积作为局部分值；
12、以第一多边形的面积作为全局分值，局部分值/全局分值=得分。
13、进一步，得分的第二种获得方案是：以第一多边形的周长作为局部分值；
14、获取第一多边形的要素点，计算第一多边形的要素点与目标工件要素点的距离，将这个距离设置为第一距离，以第一距离作为全局分值；局部分值/全局分值=得分。
15、进一步，得分的第三种获得方案是：分别获取两个变形区域的属性点，将两个属性点连成第一线段，以第一线段的长度为局部分值；
16、获得第一多边形的属性点、并将属性点向第一线段做垂线，以垂线长度为全局分值；局部分值/全局分值=得分。
17、进一步，得分的第四种获得方案是：分别获取每个变形区域的属性点，并向最大功能面投影、得到变形区域投影属性点，将变形区域投影属性点连成第二多边形；
18、以第一多边形和第二多边形的重叠面积为局部得分；以第一多边形面积和第二多边形面积的均值作为全局得分；局部分值/全局分值=得分。
19、进一步，得分的第五种获得方案是：分别获取每个变形区域的属性点，并向最大功能面投影、得到变形区域投影属性点，将变形区域投影属性点连成第二多边形；
20、分别获得第二多边形与第一多边形的属性点，并确定哪个多边形在外，哪个多边形在内；
21、获得两个属性点的距离，以两个属性点的距离作为局部得分，以在外的多边形周长为全局得分，局部分值/全局分值=得分。
22、进一步，得分的第六种获得方案是：分别获取每个变形区域的属性点，并向最大功能面投影、得到变形区域投影属性点，将变形区域投影属性点连成第二多边形；
23、分别获得第二多边形与第一多边形的属性点，将两个属性点连成第二线段，以第二线段的长度作为全局得分；获得该第二线段的中点，在最大功能面上做第二多边形的最小外接圆或最大内接圆，获得圆心，求圆心到第二线段中点的距离、以该距离作为局部得分；局部分值/全局分值=得分。第二多边形由变形区域的情况而定，因此，最小多表型的最小外接圆或最大内接圆作为局部得分的因素，能够表征当前变形区域。
24、进一步，以变形区域和、或第一多边形的设置条件包括：将所有变形量区域的变形量分别与变形量阈值比较，若没有变形量超过变形量阈值的变形区域，以具有最大变形量的变形区域作为当前变形区域；用第一种方案获得得分。
25、进一步，以变形区域和、或第一多边形的设置条件包括：将所有变形量区域的变形量分别与变形量阈值比较，若只有1个变形区域的变形量超过变形量阈值，以这个超过变形量阈值的变形区域为当前变形区域，用第一种方案获得得分。
26、进一步，以变形区域和、或第一多边形的设置条件包括：将所有变形量区域的变形量分别与变形量阈值比较，没有变形量超过变形量阈值的变形区域；
27、以具有最大变形量的变形区域作为当前变形区域，以当前变形区域的中心点在最大功能面投影点为圆心，在最大功本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.工件基准的自动化筛选方法，其特征在于：包括筛选目标工件的主基准定位点；主基准筛选的目标是确定3个主基准定位点，目标工件的所有主基准定位候选点已知、目标工件装配时允许的变形量阈值已知；工件的遍历目标工件的所有功能面，找到面积最大的功能面、设置为最大功能面；获得目标工件的属性点，将属性点向最大功能面投影获得投影属性点；
2.如权利要求1所述的工件基准的自动化筛选方法，其特征在于：要素点是几何中心点或者质心点。
3.如权利要求2所述的工件基准的自动化筛选方法，其特征在于：修正得分的第一种获得方案是：获取当前变形区域的中心点，将该中心点向最大功能面投影或者投影中心点，以投影中心点为圆心在最大功能面上做辅助圆；辅助圆与第一多边形相交，则求辅助圆与第一多边形的重叠面积，以重叠面积作为局部分值；
4.如权利要求2所述的工件基准的自动化筛选方法，其特征在于：得分的第二种获得方案是：以第一多边形的周长作为局部分值；
5.如权利要求2所述的工件基准的自动化筛选方法，其特征在于：得分的第三种获得方案是：分别获取两个变形区域的属性点，将两个属性点连成第
6.如权利要求2所述的工件基准的自动化筛选方法，其特征在于：得分的第四种获得方案是：分别获取每个变形区域的属性点，并向最大功能面投影、得到变形区域投影属性点，将变形区域投影属性点连成第二多边形；
7.如权利要求2所述的工件基准的自动化筛选方法，其特征在于：得分的第五种获得方案是：分别获取每个变形区域的属性点，并向最大功能面投影、得到变形区域投影属性点，将变形区域投影属性点连成第二多边形；
8.如权利要求2所述的工件基准的自动化筛选方法，其特征在于：得分的第六种获得方案是：分别获取每个变形区域的属性点，并向最大功能面投影、得到变形区域投影属性点，将变形区域投影属性点连成第二多边形；
9.如权利要求2所述的工件基准的自动化筛选方法，其特征在于：以变形区域和、或第一多边形的设置条件包括：将所有变形量区域的变形量分别与变形量阈值比较，若没有变形量超过变形量阈值的变形区域，以具有最大变形量的变形区域作为当前变形区域；用第一种方案获得得分。
10.如权利要求9所述的工件基准的自动化筛选方法，其特征在于：以变形区域和、或第一多边形的设置条件包括：将所有变形量区域的变形量分别与变形量阈值比较，若只有1个变形区域的变形量超过变形量阈值，以这个超过变形量阈值的变形区域为当前变形区域，用第一种方案获得得分。
11.如权利要求10所述的工件基准的自动化筛选方法，其特征在于：以变形区域和、或第一多边形的设置条件包括：将所有变形量区域的变形量分别与变形量阈值比较，没有变形量超过变形量阈值的变形区域；
12.如权利要求11所述的工件基准的自动化筛选方法，其特征在于：辅助圆的半径获得方案为：以当前变形区域的最小外接圆的半径为辅助圆半径，或者，遍历所有变形区域的最小外接圆的半径，以所有变形区域的最小外接圆的半径的均值为辅助圆半径；或者，遍历所有变形区域的最小外接圆的半径，以所有变形区域的最小外接圆的半径的中位值为辅助圆半径；或者，以当前变形区域的最大内接圆的半径为辅助圆半径，或者，遍历所有变形区域的最大内接圆的半径，以所有变形区域的最大内接圆的半径的均值为辅助圆半径；或者，遍历所有变形区域的最大内接圆的半径，以所有变形区域的最大内接圆的半径的中位值为辅助圆半径。
13.如权利要求11所述的工件基准的自动化筛选方法，其特征在于：以变形区域和、或第一多边形的设置条件包括：将所有变形量区域的变形量分别与变形量阈值比较，若只有2个变形区域的变形量超过变形量阈值，用第三种方案获得得分。
14.如权利要求11所述的工件基准的自动化筛选方法，其特征在于：以变形区域和、或第一多边形的设置条件包括：将所有变形量区域的变形量分别与变形量阈值比较，有3个或3个以上变形区域的变形量超过变形量阈值时，分别获取每个变形区域的属性点，并向最大功能面投影、得到变形区域投影属性点，将变形区域投影属性点连成第二多边形；
15.如权利要求2-9之一所述的工件基准的自动化筛选方法，其特征在于：分别筛选出六种方案中得分最大的主基准作为推送方案。
16.如权利要求2-9之一所述的工件基准的自动化筛选方法从所有得分中找出最大值，以最大值对应的主基准作为推送方案。
...【技术特征摘要】
1.工件基准的自动化筛选方法，其特征在于：包括筛选目标工件的主基准定位点；主基准筛选的目标是确定3个主基准定位点，目标工件的所有主基准定位候选点已知、目标工件装配时允许的变形量阈值已知；工件的遍历目标工件的所有功能面，找到面积最大的功能面、设置为最大功能面；获得目标工件的属性点，将属性点向最大功能面投影获得投影属性点；
2.如权利要求1所述的工件基准的自动化筛选方法，其特征在于：要素点是几何中心点或者质心点。
3.如权利要求2所述的工件基准的自动化筛选方法，其特征在于：修正得分的第一种获得方案是：获取当前变形区域的中心点，将该中心点向最大功能面投影或者投影中心点，以投影中心点为圆心在最大功能面上做辅助圆；辅助圆与第一多边形相交，则求辅助圆与第一多边形的重叠面积，以重叠面积作为局部分值；
4.如权利要求2所述的工件基准的自动化筛选方法，其特征在于：得分的第二种获得方案是：以第一多边形的周长作为局部分值；
5.如权利要求2所述的工件基准的自动化筛选方法，其特征在于：得分的第三种获得方案是：分别获取两个变形区域的属性点，将两个属性点连成第一线段，以第一线段的长度为局部分值；
6.如权利要求2所述的工件基准的自动化筛选方法，其特征在于：得分的第四种获得方案是：分别获取每个变形区域的属性点，并向最大功能面投影、得到变形区域投影属性点，将变形区域投影属性点连成第二多边形；
7.如权利要求2所述的工件基准的自动化筛选方法，其特征在于：得分的第五种获得方案是：分别获取每个变形区域的属性点，并向最大功能面投影、得到变形区域投影属性点，将变形区域投影属性点连成第二多边形；
8.如权利要求2所述的工件基准的自动化筛选方法，其特征在于：得分的第六种获得方案是：分别获取每个变形区域的属性点，并向最大功能面投影、得到变形区域投影属性点，将变形区域投影属性点连成第二多边形；
9.如权利要求2所述的工件基准的自动化筛选方法，其特征在于：以变形区域和、或第一多边形的设置条件包括：将所有变形量区域的变形量分别与变形量阈值比较，若没有变形量超过变形量阈值的变形区域，以具有最大变形量的变形区域作为当前变形区域；...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗佳，曹衍龙，付红圣，刘凡，罗钧鼎，张宗政，曾辉，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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