一种确定对象的模型由于施加于所述对象的机械加工工艺而导致的表面的缺陷的方法，其中，通过所述机械加工工艺的仿真来从所述对象的模型生成所述表面，所述方法包括以下步骤：在所述表面的所述模型的各个像素处确定所述表面的取向；针对各个像素确定所述表面的所述取向的变化率；以及将所述变化率与至少一个阈值进行比较以识别所述表面的所述缺陷，其中，基于所述机械加工工艺来确定所述阈值，并且其中，由处理器执行所述方法的步骤。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术的实施方式公开了一种确定通过机械加工工艺的仿真从初始对象的模型生成的对象的模型的表面的缺陷的方法。所述方法基于所述表面的法向矢量来确定所述表面的取向和该取向的变化率，并且基于所述变化率和阈值来识别所述表面的所述缺陷。基于所述机械加工工艺来确定所述阈值。【专利说明】用于确定对象模型的表面缺陷的方法和系统
本专利技术总体上涉及机械加工工艺的仿真，并且更具体地说，涉及从仿真期间渲染的对象模型识别对象的表面缺陷。
技术介绍
数控机械加工数控(NC)机械加工工艺的仿真在计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)中有着基础性的重要地位。在仿真期间，工件的计算机模型利用NC机械加工工具的计算机表示和一组NC机械加工工具运动来编辑以模拟机械加工工艺。工件模型和工具表示在仿真期间可以是可视的，以检测部件(诸如工件和工具夹具)之间的潜在碰撞，并且核实工件在仿真之后的最终形状。工件的最终形状受工具的选择和工具运动的影响。用于控制这些运动的指令通常利用计算机辅助制造(CAM)系统从工件的期望的最终形状的图形表示生成。运动通常利用数控编程语言(也被称作预备代码(preparatory code)或G代码)实现,见以下标准RS274D和 DIN66025/IS06983。CAM系统所生成的G代码可不产生期望的形状的准确复制。另外，NC工具的运动由NC机械加工系统的马达来支配，所述马达具有有限的速度、运动范围和加速和减速的能力，使得实际工具运动可不准确遵循NC机械加工指令。工件的实际最终形状与工件的期望的最终形状之间的差异可非常小，并且难以觉察。在一些情况下，这些差异在工件的最终形状的表面中导致不期望的孔或裂纹，在尺寸上，所述孔或裂纹的深度和宽度大约为几微米并且长度为几十微米。通常，在对期望的部件进行机械加工之前，通过对由较软、较便宜的材料制成的测试工件进行机械加工来测试一组NC机械加工指令。如果测试工件的目视检查定位到测试工件中的不期望的差异，则对应地修改NC机械加工指令。然而，这种手工测试是耗时和昂贵的。对单个测试工件进行机械加工的时间可为大约几个小时，并且在获得合格的一组NC机械加工指令之前可能需要多次迭代。因此，期望的是，利用基于计算机的仿真和渲染来针对这些差异进行测试。基于计算机的仿真的示例在通过引用并入本文的美国专利申请N0.12/495，588和N0.12/468, 607中有所描述。NC机械加工的一项尤其重要的应用是制造模子和模具。模子和模具通过NC机械加工以相对低的数量制造，用于以后的大量制造中。因此，模子和模具中的缺陷可不期望地转移至制成的部件。模子和模具常常用于形成具有平滑的、变化缓慢的“自由形式”表面(具有高质量的空气动力的、触觉的或美观的光泽度)的部件。例如，现代牙刷是利用模子由塑料浇注的，并具有提供美观和触觉优点这二者的复杂的自由形式形状。类似地，用于冲压汽车车体面板的模具具有平滑的自由形式形状，所述平滑的自由形式形状可极大地影响气动阻力(aerodynamic drag)进而影响燃料效率，以及吸引消费者的车辆的美观外表。用于冲压具有自由形式形状的大部件的模具的制造可非常耗时，这是因为其尺寸(几千毫米)和因为利用相对小的工具(大约几毫米)铣制自由形式表面，这需要大量(通常数百万条)机械加工指令。对于针对塑料部件的注射模子也存在同样的问题。模子通常较大，需要同时制造许多部件以改进制造效率。NC机械加工仿真器能够在例如几千毫米的非常大的仿真部件中再现例如几十至几百微米的非常小的缺陷。找出这些小缺陷的问题非常具有挑战性。例如，人类操作员必须以非常精细的尺度辛苦地检查整个仿真的模子，这是耗时的并且容易出错。一种方法通过分析机械加工工具路径来确定NC机械加工缺陷。具体地说，针对路径上的一点计算矢量，该矢量垂直于包含分别将所述点连接至前一点和后一点的两个矢量的平面。通过所述路径的曲率符号来确定相对于所述平面的一侧的法向矢量的取向。针对平滑表面，从连续点的法向矢量应该几乎平行于相同的曲率符号。然而，该方法仅限于工具路径中的局部变化所导致的缺陷，因为该方法仅考虑了机械加工路径上的连续点之间的关系，而未考虑由机械加工工具的相邻路径和/或表面上的相邻区域所导致的缺陷。因此，需要从在NC机械加工工艺的仿真期间渲染的对象模型识别对象的表面缺陷。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种用于从对象模型识别对象的表面缺陷的方法。本专利技术的另一目的在于提供将缺陷突出显示给用户的这样一种方法。本专利技术的另一目的在于提供突出显示机械加工工艺仿真期间渲染的对象模型的表面缺陷的这样一种方法。本专利技术的另一目的在于提供生成仿真表面上的可能缺陷区域的列表并将该列表呈现给用户的这样一种方法。本专利技术的另一目的在于提供在不损害缺陷识别的质量的情况下减小存储器需求的这样一种方法。本专利技术的实施方式基于对在对象和/或仿真期间渲染的对象模型的表面取向中反映出尖部角度与切削深度的相关性的认识。因此，表面取向，并且具体地说，取向的变化率，可用于确定对象模型的缺陷。例如，可识别出并且突出显示仿真表面的较不平滑的区域。本专利技术的实施方式基于取向和表面取向的变化率来确定对象的表面缺陷。在各个实施方式中，基于表面的法向矢量来确定变化率，并且基于变化率和阈值来识别表面缺陷。例如，一个实施方式公开了一种用于确定对象的表面由于施加于对象的机械加工工艺而导致的缺陷的方法，其中，通过机械加工工艺的仿真来从对象模型生成所述表面，所述方法包括以下步骤:确定表面的模型的各个像素处的表面的取向；针对表面的模型的各个像素确定表面取向的变化率；以及将变化率与至少一个阈值进行比较以识别表面缺陷。基于机械加工工艺确定所述阈值。另一实施方式公开了一种用于确定对象的表面由于施加于对象的机械加工工艺而导致的缺陷的方法，其中，通过机械加工工艺的仿真从对象模型生成所述表面，所述方法包括以下步骤:确定表面的各个像素处的法向矢量；基于像素处的法向矢量与邻近像素处的法向矢量之间的差，来针对表面的各个像素确定表面取向的变化率，其中，表面缺陷通过变化率的值来识别；以及在显示器上突出显示所述缺陷。另一实施方式公开了一种用于确定对象模型的表面缺陷的系统，该系统包括:通过机械加工工艺的仿真生成表面的单元；基于像素处的法向矢量在表面模型的各个像素处确定表面取向的单元；针对表面的模型的各个像素确定表面的取向的变化率的单元；以及将变化率与至少一个阈值进行比较以识别表面缺陷的单元。基于机械加工工艺确定所述阈值。【专利附图】【附图说明】图1A示出了用于在数控(NC)机械加工期间制造自由形式表面的球头铣刀；图1B示出了由图1A的球头铣刀铣制的对象；图2是由球头铣刀铣制的对象的侧视图；图3是尖部角度与切削深度的相关性的曲线图；图4是根据本专利技术的实施方式的用于确定对象的表面缺陷的方法的框图；图5是根据本专利技术的实施方式的用于在渲染对象的表面的同时突出显示表面缺陷的方法的框图；图6是根据本专利技术的实施方式的确定表面的取向的变化率的示例的框图；图7是在具有缺陷的表面上具有闻売部分的对象|旲型的不例的等距视图；以及图8是本专利技术的实施方式的示例的框图。【具体实施方式】图1A示出了通常用于在数控(NC)机械加工期本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种确定对象的模型由于施加于所述对象的机械加工工艺而导致的表面的缺陷的方法，其中，通过所述机械加工工艺的仿真来从所述对象的模型生成所述表面，所述方法包括以下步骤：在所述表面的所述模型的各个像素处确定所述表面的取向；针对各个像素确定所述表面的所述取向的变化率；以及将所述变化率与至少一个阈值进行比较以识别所述表面的所述缺陷，其中，基于所述机械加工工艺来确定所述阈值，并且其中，由处理器执行所述方法的步骤。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：阿兰·苏利文，A·R·尤佳南丹，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：
国别省市：
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