[發(fā)明專利]一種基于參數(shù)映射的復(fù)雜曲面測量規(guī)劃方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810151328.1
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN108682043A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉海波;襲萌萌;祝雪峰;廉盟;劉天然;隋延飛;孟祥振;劉闊;王永青;賈振元
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06F17/50
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 關(guān)慧貞

本發(fā)明一種基于參數(shù)映射的復(fù)雜曲面測量規(guī)劃方法屬于精密測量領(lǐng)域，涉及一種基于參數(shù)映射的復(fù)雜曲面測量規(guī)劃方法。該方法中，采用網(wǎng)格參數(shù)化方法將三角網(wǎng)格曲面映射到平面參數(shù)域，形成三角網(wǎng)格曲面頂點與平面參數(shù)域頂點對應(yīng)的平面網(wǎng)格模型。提取平面網(wǎng)格模型的邊界輪廓，并以邊界輪廓線作為導(dǎo)引線段，根據(jù)測量精度要求將各個線段沿法向方向偏置，生成覆蓋整個平面網(wǎng)格模型的測量路徑。再次將各個測量路徑逆映射至三角網(wǎng)格曲面，獲得曲面測量路徑；最后采用等弦高差法在曲面測量路徑上布點，完成復(fù)雜曲面測量規(guī)劃。該方法提高了測量效率，降低了復(fù)雜曲面測量規(guī)劃難度，通用性強，可滿足各類模型曲面測量路徑規(guī)劃在同一框架下的統(tǒng)一處理的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于精密測量領(lǐng)域，特別涉及一種基于參數(shù)映射的復(fù)雜曲面測量規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

復(fù)雜曲面被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、模具等領(lǐng)域，其精確測量是保證零件最終加工幾何精度的重要環(huán)節(jié)。實際測量時，往往通過在零件表面布置一系列離散采樣點，以獲得復(fù)雜曲面幾何形狀。為此，對測量路徑與測點分布進行合理規(guī)劃是滿足測量精度和效率要求的重要保障。對于面形較復(fù)雜的零件，通常采用分區(qū)測量的方式。然而，分區(qū)過大，則無法精確表示曲面各個部分，影響曲面重建精度；分區(qū)過小，則會造成被測“碎片”偏多，測量效率低，且加大了曲面精密拼接難度。在測量路徑規(guī)劃中，截面線法被實際采用，通過等距平行平面與曲面求交，獲得測量軌跡。然而，在三維空間中，進行點、線、面求交運算耗時長，且易遺漏重要的被測特征。三角網(wǎng)格曲面模型是對原始三維曲面模型的線性逼近，因其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單、造型快速靈活、拓撲適應(yīng)能力強和計算效率高等特點，被廣泛應(yīng)用于數(shù)控加工、紋理映射、逆向工程等領(lǐng)域。對三角網(wǎng)格曲面進行參數(shù)化處理能建立空間復(fù)雜曲面與平面映射域之間的對應(yīng)關(guān)系。因此，利用三角網(wǎng)格的參數(shù)映射方法可以實現(xiàn)三維復(fù)雜曲面上測量規(guī)劃到二維平面測量規(guī)劃的降維處理，為復(fù)雜曲面精密高效測量提供了可行的方案選擇。

2004年，虞鋼等在發(fā)明專利CN1719194A中發(fā)明了一種曲面測量方法，將待測曲面劃分為多個三角區(qū)域，使所有三角區(qū)域的重心與其在曲面上投影點的距離小于預(yù)定閾值，選取各三角區(qū)域的頂點作為測量點。2006年，孫玉文等在發(fā)明專利CN100418027C中發(fā)明了一種螺旋線制導(dǎo)的曲面數(shù)控加工方法，以基于樣條插值的平面等距或非等距螺旋線為參數(shù)線，通過映射生成三維物理空間的加工軌跡。

然而，上述方法均未提及基于參數(shù)映射的復(fù)雜曲面測量規(guī)劃方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決的技術(shù)難題是克服現(xiàn)有方法不足，面向復(fù)雜曲面高精度、高效率測量要求，發(fā)明了一種基于參數(shù)映射的復(fù)雜曲面測量規(guī)劃方法。該方法中，采用參數(shù)映射方法，實現(xiàn)三維復(fù)雜曲面上測量規(guī)劃到二維平面測量規(guī)劃的降維處理，將空間測量中的曲面幾何計算轉(zhuǎn)化為平面幾何計算，減少了直接在三維空間中進行點、線、面求交運算所耗費的時間，提高了測量效率，降低了復(fù)雜曲面零件測量規(guī)劃的難度；由于復(fù)雜曲面零件不同的描述模型均可以重建成網(wǎng)格模型，可滿足各類模型曲面測量路徑規(guī)劃在同一框架下的統(tǒng)一處理的要求。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種基于參數(shù)映射的復(fù)雜曲面測量規(guī)劃方法，其特征是，測量規(guī)劃方法中，首先采用網(wǎng)格參數(shù)化方法將三角網(wǎng)格曲面映射到平面參數(shù)域，形成三角網(wǎng)格曲面頂點與平面參數(shù)域頂點一一對應(yīng)的平面網(wǎng)格模型；其次提取平面網(wǎng)格模型的邊界輪廓，并以邊界輪廓線作為導(dǎo)引線段，根據(jù)測量精度要求將各個線段沿法向方向偏置，生成覆蓋整個平面網(wǎng)格模型的測量路徑；再次將各個測量路徑逆映射至三角網(wǎng)格曲面，獲得曲面測量路徑；最后采用等弦高差法在曲面測量路徑上布點，完成復(fù)雜曲面測量規(guī)劃。方法的具體步驟如下：