[發明專利]一種飛機壁板加工特征面的掃描路徑生成方法

在審

• 申請號: 202110670458.8
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113587807A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 汪俊;張一鳴;徐雅斌
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/24;G06T7/00;G06T7/11;G06K9/62
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本發明公開一種飛機壁板加工特征面的掃描路徑生成方法，屬于飛機蒙皮數字化檢測技術領域。該方法通過獲取飛機壁板的主方向和三角網絡模型，并對三角網格模型進行區域分割，再根據主方向識別加工特征面，將加工特征面投影到各自二維局部坐標系下，對每個加工特征面分別進行二維掃描路徑的提取，將提取的二維掃描路徑映射到三維空間，生成三維掃描路徑。本發明的飛機壁板加工特征面的掃描路徑生成方法解決了航空制造業數字化測量過程中對飛機壁板的自動化掃描難以保證其掃描結果完整性的問題。

技術領域

本發明屬于飛機蒙皮數字化檢測技術領域，具體地涉及一種飛機壁板加工特征面的掃描路徑生成方法。

背景技術

隨著我國航空航天事業的快速發展，我國在飛行器研發與制造領域取得了重大突破。其中飛機蒙皮作為飛機的氣動力外形構件，對飛機的性能和安全起到了非常關鍵的作用。飛機蒙皮的數字化測量，在近年來逐漸大規模取代了傳統的手工測量方式，以其精準高效的優勢推動了航空制造業的升級轉型。數字化測量需要通過掃描儀獲取到飛機蒙皮或零部件的三維數字化模型或其點云，對于一般的蒙皮構件，可以使用機械臂操控掃描儀進行自動化掃描，其掃描路徑相對簡單，且能夠得到較為完整的三維模型。

然而對于飛機壁板的加工特征面：筋特征面、槽特征面、孔特征面，由于加工特征面在飛機壁板的側壁上，使得簡單的機械臂掃描往往會缺失這些加工特征面。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種飛機壁板加工特征面的掃描路徑生成方法，該掃描路徑生成方法對飛機壁板上的加工特征面進行掃描路徑的提取，以聯合其整體掃描路徑解決航空制造業數字化測量過程中對飛機壁板的自動化掃描難以保證其掃描結果完整性的問題。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種飛機壁板加工特征面的掃描路徑生成方法，包括如下步驟：

(1)將待掃描的飛機壁板水平放置在掃描平臺上，將垂直于所述掃描平臺向上的方向作為飛機壁板的主方向，并獲取待掃描的飛機壁板的三角網格模型，所述三角網格模型由三角面片構成；

(2)將步驟(1)確定的三角網格模型進行區域分割；

(3)對區域分割后的每一個區域，將區域內的所有三角面片法向量的均值作為該區域的法向量，若其和主方向的夾角為直角，將該區域作為加工特征面；

(4)將所述加工特征面投影到各自二維局部坐標系下，對每個加工特征面分別進行二維掃描路徑的提取；

(5)將提取的二維掃描路徑映射到三維空間，生成三維掃描路徑。

進一步地，步驟(2)具體包括如下子步驟：

(2.1)對于所述三角網格模型中的每一條三角面片邊，分別計算涉及該邊的兩個三角面片的法向量；

(2.2)計算兩個三角面片的法向量之間的夾角，若所述夾角超過閾值，則分別將該兩個三角面片標記為不同的區域；若所述夾角不超過閾值，則判斷這兩個三角面片是否已進行區域標記，若兩個三角面片中至少有一個沒有進行區域標記，則將該兩個三角面片標記為相同的區域，若兩個三角面片均進行區域標記，但屬于不同區域，則將該兩個三角面片所對應的區域標記為同一區域；

(2.3)遍歷完所有的三角面片邊時，完成對所述三角網格模型的區域分割。

進一步地，所述三角面片的法向量n的計算過程為：

n＝(v2-v1)*(v3-v1)

其中，v1、v2、v3分別為三角面片的三個節點。