[發明專利]一種管路控制點誤差計算方法及系統

在審

• 申請號: 202111597768.8
• 申請日: 2021-12-24
• 公開（公告）號: CN114281022A
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 莊金雷;王飛陽;陳盟
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學蕪湖機器人產業技術研究院
• 主分類號: G05B19/404
• 分類號: G05B19/404;B21C51/00
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 鐘雪

本發明公開的一種管路控制點誤差計算方法，包括如下步驟：S1、讀取管路的端點及節點在測量坐標系M下的坐標，初始化卡箍點在測量坐標系M下的坐標Ps_M；S2、基于管路所有控制點在設計坐標系C及測量坐標系M下的坐標，計算出測量坐標系M相對于設計坐標系C的位姿變換系矩陣T_M_C及配準誤差；S3、在測量坐標系M中查找與設計坐標系C中卡箍點Qs_C最為匹配的卡箍點Ps_M，更新卡箍點在測量坐標系M下的坐標Ps_M；S4、檢測當前配準誤差與上次匹配誤差的差值是否大于誤差變化閾值，若檢測結果為是，則執行步驟S2，若檢測結果為否，則計算所有控制點的測量誤差。現有的管路測量設備即可實現管路所有控制點的計算和誤差評估。

技術領域

本發明屬于管路測量技術領域，更具體地，本發明涉及一種管路控制點誤差計算方法及系統。

背景技術

管路是汽車、船舶和航空航天等行業中機電產品的重要組成部分，管路系統以氣體、液體等流體作為工作介質，實現產品的運行、控制和操縱等功能。管路的合理布局設計、精確制作與可靠施工直接關系到機電產品的質量、可靠性和工作壽命。管路的生產加工主要以彎管機人工或數控加工為主，由于管材繞彎成型是一個集材料非線性、幾何非線性和邊界條件非線性于一體的復雜過程，該過程的影響因素非常復雜，導致管路成型質量難以控制，極易產生諸如管材彎曲成型后回彈的質量缺陷，使成型管路與設計要求之間存在較大形狀誤差。

管路的裝配精度對設備的整體使用性能有著極其重要的影響，影響管路裝配精度的主要因素是管路的形狀誤差。在管路的設計圖紙上，管路的形狀誤差控制主要通過管路控制點的公差進行控制。管路的控制點一般包含三類：其一是管路端點，如管路起點和終點，管路在這類控制點處通常安裝有螺母、密封件等，用于管路與外部設備直接連接，端點的公差最小，如汽車制動管端點公差典型值為1.0mm，管路端點位置誤差過大則易出現傳輸介質泄露、壓力下降等嚴重問題；其二是卡箍點，管路的卡箍點主要與外部設備配合，使管路固定到外部設備上防止管路使用過程中發生擺動，對汽車制動管，卡箍點的公差典型值為1.5mm；其三是管路節點，也即管路相鄰兩段圓柱段軸線之間的虛擬交點，這類控制點的公差設置較大，對于汽車制動管，公差典型值為2.0mm。如圖1所示的某管路設計圖紙，控制點1和控制點15為管路端點，控制點2～控制點14為管路節點，控制點Befp.1～Befp.4為管路卡箍點。管路在加工過程中，通過設置合適的彎管工藝參數，保證管路控制點的定位誤差在設計公差范圍內即可生產出合格的管路。

但是，管路在大批量生產過程中，由于彎管機性能、管材成分等變化，導致管路成型質量發生波動，因此在管路生產過程中必須對管路成型質量進行檢測。目前，國內外對管路加工成型后的空間幾何形態測量主要采用機器人測量機測量，通過將三維面結構光傳感器集成到工業機器人末端組成柔性測量系統，具有測量精度高、測量范圍廣的顯著優點，其通過非接觸式測量管路各個圓柱段軸線，進而求出管路端點和節點，可實現管路端點和節點的定量測量。定量測量相較于定性測量，因為能夠給出誤差的具體數值，可以指導彎管機工藝參數調整，已逐漸成為管路生產企業的主流測量手段。目前的定量測量方法，主要測量管路的端點和中間節點，然后與管路設計圖紙進行對齊，計算管路端點與節點的誤差；對于存在卡箍點的管路圓柱段，由于卡箍點在管路上并無明顯幾何特征，因此，無法實現卡箍點的測量及其誤差的計算。

發明內容

本發明提供一種管路控制點誤差計算方法，旨在改善上述問題。

本發明是這樣實現的，一種管路控制點誤差計算方法，所述方法具體包括如下步驟：

S1、讀取管路的端點及節點在測量坐標系M下的坐標，初始化卡箍點在測量坐標系M下的坐標Ps_M；

S2、基于管路所有控制點在設計坐標系C及測量坐標系M下的坐標，計算出測量坐標系M相對于設計坐標系C的位姿矩陣T_M_C及配準誤差；

S3、在測量坐標系M中查找與設計坐標系C中卡箍點Q_s_C最為匹配的卡箍點P_s_M，更新卡箍點在測量坐標系M下的坐標P_s_M；