[發(fā)明專利]面向電池包的三坐標(biāo)測量自動規(guī)劃方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111247598.0
• 申請日: 2021-10-26
• 公開（公告）號: CN113884042B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉銀華;安超;程曉明
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號: G01B21/04
• 分類號: G01B21/04
• 代理公司: 上海邦德專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31312
• 代理人: 史文軍

本發(fā)明提出了一種面向電池包的三坐標(biāo)測量自動規(guī)劃方法，該方法包括模型前處理、檢測特征分類、可達(dá)性分析、基于安全空間構(gòu)建的路徑規(guī)劃等關(guān)鍵步驟。與現(xiàn)有的箱體結(jié)構(gòu)的檢測規(guī)劃方法相比，因考慮了復(fù)雜結(jié)構(gòu)的檢測特征分類與自動避障策略，使規(guī)劃過程效率更高、規(guī)劃路徑更短。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了面向電池包零件無碰撞、高效率的檢測規(guī)劃，提高了智能三坐標(biāo)測量機(jī)的自動化程度與檢測待測零部件效率，加快了生產(chǎn)節(jié)奏。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測量設(shè)備的路徑規(guī)劃方法，尤其涉及一種面向電池包下箱體結(jié)構(gòu)的三坐標(biāo)測量的自動檢測規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

電池包作為電動車中最為重要的組成部分，其零件裝配尺寸偏差直接影響到電池的散熱性、穩(wěn)定性等，且直接反映產(chǎn)品外觀、精度、匹配性能，超差零部件為不合格產(chǎn)品，增加生產(chǎn)成本。三坐標(biāo)測量機(jī)(CMM)作為廣泛使用的檢測設(shè)備，應(yīng)用于機(jī)械零件、鈑金件等尺寸檢測，評估產(chǎn)品制造質(zhì)量和與初始設(shè)計意圖的一致性，反映產(chǎn)品的制造精度。三坐標(biāo)測量機(jī)需要接觸特征進(jìn)行測量，電池包零件由于結(jié)構(gòu)特殊，測量特征數(shù)目眾多，得到遍歷所有測量特征的完整測量路徑需要耗費(fèi)大量人力和時間成本，且最終的路徑難以保證最優(yōu)。

路徑自動規(guī)劃的方法主要包括“先全局后局部”以及“先局部后全局”兩類。“先全局后局部”的策略即按照一定規(guī)則先對所有特征的檢測順序進(jìn)行排列，再針對特征間的局部路徑進(jìn)行碰撞探測與規(guī)避。Ji和Li基于蟻群算法解決了關(guān)系矩陣建立和有效路徑搜索的難題，實(shí)現(xiàn)了增壓器葉輪的測量路徑規(guī)劃。Ruegsegger討論了基于檢驗準(zhǔn)則的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)檢測順序優(yōu)化的方法。Garg和Kumar對比了遺傳算法和模擬退火算法在解決路徑規(guī)劃問題時的效果，兩種方法都收斂到全局最小值時模擬退火算法的收斂速度更快。“先全局后局部”的路徑規(guī)劃策略能夠在較短的時間內(nèi)獲得檢測路徑，然而最終的無碰撞探測路徑因為局部路徑的再優(yōu)化無法保證全局最優(yōu)，甚至隨著零部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜度的增加，存在碰撞規(guī)避策略無法解決碰撞情形導(dǎo)致路徑規(guī)劃失敗的可能。

“先局部后全局”的策略即先利用碰撞探測與規(guī)避方法實(shí)現(xiàn)任意特征間無碰撞局部路徑的規(guī)劃，再轉(zhuǎn)化為全局路徑規(guī)劃問題進(jìn)行求解。Han等人基于球面模型計算不同特征的檢測方向，并求解特征之間的最短三維路徑，再利用蟻群算法求解全局檢測路徑。“先局部后全局”的路徑規(guī)劃策略能夠獲得較好的全局檢測路徑，然而尺寸特征數(shù)目眾多時，規(guī)劃任意特征間無碰撞檢測路徑將耗費(fèi)大量運(yùn)算時間，不能滿足當(dāng)前生產(chǎn)快節(jié)奏，高效率的要求。

申請?zhí)枮椋篊N201810978479，發(fā)明名稱為坐標(biāo)測量機(jī)測量路徑規(guī)劃方法，該申請根據(jù)最鄰近距離得到初始的測量路徑，然后進(jìn)行碰撞規(guī)避得到無碰撞路徑。但是當(dāng)測量特征數(shù)量較多時，利用最鄰近的方法容易導(dǎo)致部分測量特征被孤立，需要更長的測量距離來連接被孤立的測量特征，導(dǎo)致測量總時間增加，并且該方法只適合平面內(nèi)測量特征路徑規(guī)劃，避障效率較低，不能滿足待測零部件復(fù)雜結(jié)構(gòu)的測量路徑規(guī)劃。

申請?zhí)枮椋篊N110059879A，發(fā)明名稱為車身三坐標(biāo)測量的自動規(guī)劃方法，該申請根據(jù)被測量零部件的結(jié)構(gòu)模型和測量特征信息，提出動態(tài)碰撞檢測算法和空間移動點(diǎn)自動生成算法得到測量特征間無碰撞路徑；對同類別測頭信息下的路徑最優(yōu)規(guī)劃，通過測量時間矩陣實(shí)現(xiàn)檢測時間的最小化。但是該方法對于結(jié)構(gòu)特殊的電池包零件，采取的避障策略較為復(fù)雜，且動態(tài)碰撞檢測的時間較長，影響了規(guī)劃周期與效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供面向電池包三坐標(biāo)測量的自動規(guī)劃方法，實(shí)現(xiàn)待測零部件無碰撞最優(yōu)測量路徑的自動規(guī)劃，同時提高待測零部件檢測的效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種面向電池包的三坐標(biāo)測量自動規(guī)劃方法，包括如下步驟：

S101、提取網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)空間坐標(biāo)值，整理待測零部件測量特征信息，包括空間坐標(biāo)值、矢量方向及零件尺寸輪廓；

S102、利用靜態(tài)碰撞檢測算法確定探針測量角度集合，并在三坐標(biāo)測量機(jī)與待測零部件不干涉條件下，確定待檢測特征所需要的接長桿長度；