[發明專利]數控加工與測量設備的防碰撞方法

有效

• 申請號: 201310755623.5
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103728917A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 劉書桂;韓振華;姜珍珠;王懷瑜;毛晴
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G05B19/401
• 分類號: G05B19/401
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

1.一種數控加工與測量設備的防碰撞方法，其特征是，將數控設備的現實空間虛擬成可數字化操作的圖像空間，實現防碰撞，具體為：將實體空間中包括數控設備及其刀具或測頭模型、待測或待加工工件模型、夾具模型、相關環境模型數字化到虛擬空間，使實體空間與虛擬空間有完全一一對應關系；在實體空間中將要發生的任何運動或者運動企圖，都首先經過虛擬空間的防碰撞算法計算后，才發出執行實體空間運動的控制指令，那些有碰撞危險的運動或者運動企圖都被防碰撞算法過濾掉，避免發出有碰撞危險的指令。

2.如權利要求1所述的數控加工與測量設備的防碰撞方法，其特征是，所述方法進一步細化為如下步驟：

步驟1：采用構造實體幾何法實現虛擬空間平臺的構建，虛擬空間平臺構建主要是實現數控測量或加工設備的虛擬化；

步驟2：建立零件、刀具、夾具三維信息模型：在測量或者加工的實體空間中，通過攝像機組視覺檢測建立零件、刀具、夾具三維信息模型；

步驟3：零件的位姿識別及異物檢測；提取包括零件、夾具、刀具的數據信息，建立包括零件、夾具、刀具的虛擬模型，確定出零件虛擬模型在虛擬空間平臺中的位置姿態，結合刀具、夾具的虛擬模型對虛擬測量或加工空間進行異物檢測；

步驟4：對加工或測量空間采取由粗檢測到精檢測的分層碰撞檢測方案：粗檢測是對虛擬空間CSG建模方法中的基本體素包圍盒的建立，并進行包圍盒間的布爾運算以及包圍盒的碰撞檢測，排除不可能發生碰撞的零件部位、相交區域；精檢測是對可能發生碰撞的部位進行碰撞檢測，逐步排除可發生碰撞的部位，直到剩余不可發生碰撞的部位滿足精度要求為止；

步驟5：基于人工勢場法的采樣策略，由模擬退火算法和遺傳算法規劃出測量或加工的路徑，并建立路徑優化的多層次模型：無障礙連續表面的檢測或加工路徑規劃模型、障礙表面測量或加工點間最短路徑規劃模型以及空間兩點最短路徑模型，通過對多層次模型的分析求解和算法設計，實現檢測或加工路徑的優化設計。

3.如權利要求1所述的數控加工與測量設備的防碰撞方法，其特征是，基于對初始圖形交換規范IGES文件或產品模型數據交互規范STEP文件的深入分析，提取三維零件模型的數據信息。

4.如權利要求1所述的數控加工與測量設備的防碰撞方法，其特征是，采用構造實體幾何法構建虛擬空間平臺具體為：基于基本體素的具體描述，依據運動關系原則和裝配關系原則構建虛擬空間的數學模型；建立設備模型庫，用幾何層次建模原理實現檢測儀器或加工設備的虛擬平臺的構建，并對虛擬空間平臺進行三維顯示。