[發(fā)明專利]接觸式局部曲率特征的測量方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011144783.2
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112525130B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳丹;任昊;張繼文;陳懇;王國磊;徐靜
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G01B21/20
• 分類號: G01B21/20
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

1.一種接觸式局部曲率特征的測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

利用接觸式壓緊環(huán)面與工件特定待加工位置接觸，其中，所述利用接觸式壓緊環(huán)面與工件特定待加工位置接觸，包括：控制壓緊環(huán)面在驅(qū)動(dòng)下緊貼工件表面，使得所述壓緊環(huán)面與工件曲面形成穩(wěn)定接觸；以此作為限制條件，以所述壓緊環(huán)面為參考，建立測量坐標(biāo)系；以距離傳感器在末端機(jī)構(gòu)上的安裝標(biāo)定信息，構(gòu)建測量數(shù)據(jù)在測量坐標(biāo)系空間當(dāng)中的矢量映射關(guān)系；

利用距離傳感器陣列獲取當(dāng)前工件環(huán)面周圍的幾個(gè)待測點(diǎn)的距離信息，并根據(jù)所述距離信息計(jì)算當(dāng)前曲面的朝向特征，其中，所述朝向特征包含待測量點(diǎn)位局部法向矢量方向；

使用法向矢量、距離傳感器分布特征和測量示值計(jì)算當(dāng)前壓緊環(huán)面對應(yīng)工件曲面的曲率特征，其中，所述曲率特征包含主曲率半徑、主曲率朝向、平均曲率、高斯曲率，其中，所述使用法向矢量、距離傳感器分布特征和測量示值計(jì)算當(dāng)前壓緊環(huán)面對應(yīng)工件曲面的曲率特征，包括：將法向矢量引起的距離傳感器偏差從距離傳感器測量示值當(dāng)中過濾，以保留曲率特征引起的偏差，并與標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，通過所述距離傳感器陣列的曲率引起偏差數(shù)據(jù)，擬合得到二次空間曲面，分析得到局部空間曲面的各個(gè)曲率特征。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用距離傳感器陣列獲取當(dāng)前工件環(huán)面周圍的幾個(gè)待測點(diǎn)的距離信息，并根據(jù)所述距離信息計(jì)算當(dāng)前曲面的朝向特征，包括：

將距離傳感器陣列測量的數(shù)據(jù)中距離傳感器安裝空間對稱的數(shù)據(jù)配對進(jìn)行差值，得到待測量曲面在空間當(dāng)中不同距離傳感器方向上截面的數(shù)據(jù)點(diǎn)；

根據(jù)距離傳感器分布特征和數(shù)據(jù)差值得到曲面的多個(gè)截面相對于測量坐標(biāo)系的偏斜關(guān)系；

根據(jù)所述偏斜關(guān)系求解得到工件待測量位置的局部法向矢量在測量坐標(biāo)系下的數(shù)據(jù)。

3.一種接觸式局部曲率特征的測量系統(tǒng)，其特征在于，包括：

壓緊模塊，用于利用接觸式壓緊環(huán)面與工件特定待加工位置接觸，其中，所述壓緊模塊，具體用于：控制壓緊環(huán)面在驅(qū)動(dòng)下緊貼工件表面，使得所述壓緊環(huán)面與工件曲面形成穩(wěn)定接觸；以此作為限制條件，以所述壓緊環(huán)面為參考，建立測量坐標(biāo)系；以距離傳感器在末端機(jī)構(gòu)上的安裝標(biāo)定信息，構(gòu)建測量數(shù)據(jù)在測量坐標(biāo)系空間當(dāng)中的矢量映射關(guān)系；

測量模塊，用于利用距離傳感器陣列獲取當(dāng)前工件環(huán)面周圍的幾個(gè)待測點(diǎn)的距離信息，并根據(jù)所述距離信息計(jì)算當(dāng)前曲面的朝向特征，其中，所述朝向特征包含待測量點(diǎn)位局部法向矢量方向；

計(jì)算模塊，用于使用法向矢量、距離傳感器分布特征和測量示值計(jì)算當(dāng)前壓緊環(huán)面對應(yīng)工件曲面的曲率特征，其中，所述曲率特征包含主曲率半徑、主曲率朝向、平均曲率、高斯曲率，其中，所述計(jì)算模塊，具體用于：將法向矢量引起的距離傳感器偏差從距離傳感器測量示值當(dāng)中過濾，以保留曲率特征引起的偏差，并與標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，通過所述距離傳感器陣列的曲率引起偏差數(shù)據(jù)，擬合得到二次空間曲面，分析得到局部空間曲面的各個(gè)曲率特征。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述測量模塊，具體用于：

將距離傳感器陣列測量的數(shù)據(jù)中距離傳感器安裝空間對稱的數(shù)據(jù)配對進(jìn)行差值，得到待測量曲面在空間當(dāng)中不同距離傳感器方向上截面的數(shù)據(jù)點(diǎn)；

根據(jù)距離傳感器分布特征和數(shù)據(jù)差值得到曲面的多個(gè)截面相對于測量坐標(biāo)系的偏斜關(guān)系；

根據(jù)所述偏斜關(guān)系求解得到工件待測量位置的局部法向矢量在測量坐標(biāo)系下的數(shù)據(jù)。

5.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序，以實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的接觸式局部曲率特征的測量方法。

6.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該程序被處理器執(zhí)行，以用于實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的接觸式局部曲率特征的測量方法。