[發明專利]非接觸式距離傳感器陣列測量工件曲率的方法及系統

有效

• 申請號: 202011144789.X
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112525131B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 吳丹;任昊;張繼文;陳懇;王國磊;徐靜
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01B21/20
• 分類號: G01B21/20
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

本申請公開了一種非接觸式距離傳感器陣列測量工件曲率的方法及系統，其中，方法包括：利用非對稱六邊形布局的距離傳感器陣列檢測未知曲面上六點測量點于標定平面的垂直距離，給出測量點空間位置；使用預設的曲面參數反解算法，完成曲面參數的反解；使用迭代方法將反解結果加入迭代環節，以優化曲面參數的反解精度。本申請實施例的非接觸式距離傳感器陣列測量工件曲率的方法，通過安裝在自動化加工機構末端的距離傳感器陣列非接觸式地測量工件曲率特征，可以提升現有自動化加工設備，尤其是自動鉆削、锪孔加工設備在自由曲面工件上的锪孔深度精度，并進一步改良加工效果。

技術領域

本申請涉及自動化裝備及制造中的加工檢測技術領域，特別涉及一種非接觸式距離傳感器陣列測量工件曲率的方法及系統。

背景技術

在現代自動化裝備，尤其是自動化制造裝備當中，在特定情況下，為了達到更高的精度，需要預先對工件表面進行測量，之后使用測量數據用于后續的加工過程。在航空航天工業，船舶工業等行業中工件尺度較大，其加工誤差、定位誤差隨零件組裝累積，以至于其工件模型雖然已知，但無法與實際產品構成精確對應關系，必須仍然先測量后加工；更進一步對于薄壁的工件，當其無法通過本身剛性維持在夾具加持下不發生變形，此時工件表面局部的面型特征可能與數模并不相符。對于這種加工條件下的產品，加工前的測量是至關重要的。

隨著自動化加工設備應用的增加，加工前檢測也得到了的長足的發展，目前已經應用于國內外的工件檢測一般集中于工件的安裝偏斜，通過測量工件局部法向矢量來保證加工過程的垂直度。隨著精密加工的發展和工業領域沉頭緊固件應用的增多，锪孔的窩深精度成為影響沉頭緊固件自動化加工性能的重要指標。通過加工機構上的傳感器陣列測量曲面本身的曲率，可以對锪孔精度進行有效的補償，從而提升加工機構的锪孔精度，同時傳感器陣列仍然有測量局部法向矢量的功能。

申請內容

本申請旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本申請的第一目的在于提出一種非接觸式距離傳感器陣列測量工件曲率的方法，在現有的測量曲面法矢朝向功能基礎上，該方法能夠以較高的精度將局部曲面擬合成空間二維曲面并提取出曲率，以補償得到更高的加工精度，尤其適合于锪孔加工這種對深度精度有較高要求的加工工藝。

本申請的第二個目的在于提出一種非接觸式距離傳感器陣列測量工件曲率的系統。

本申請的第三個目的在于提出一種電子設備。

本申請的第四個目的在于提出一種計算機可讀存儲介質。

為達到上述目的，本申請第一方面實施例提供一種非接觸式距離傳感器陣列測量工件曲率的方法，包括以下步驟：

利用非對稱六邊形布局的距離傳感器陣列檢測未知曲面上六點測量點于標定平面的垂直距離，給出測量點空間位置；

使用預設的曲面參數反解算法，完成曲面參數的反解；

使用迭代方法將反解結果加入迭代環節，以優化曲面參數的反解精度。

另外，根據本申請上述實施例的非接觸式距離傳感器陣列測量工件曲率的方法還可以具有以下附加的技術特征：

可選地，所述利用非對稱六邊形布局的距離傳感器陣列檢測未知曲面上六點測量點于標定平面的垂直距離，包括：

將所述距離傳感器陣列預先進行標定，并得到傳感器的相關數據；

使用所述距離傳感器陣列全部照射到工件上，并對示數進行換算，得到空間中測量點位在測量坐標系下的數據。

可選地，所述使用預設的曲面參數反解算法，完成曲面參數的反解，包括：

使用測量數據進行局部法向矢量測量；

糾正法向矢量引起的偏斜，得到糾偏后的二階曲面測量點；