一种五轴加工中心在机检测复杂型面方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及数控加工技术领域，尤其涉及一种五轴加工中心在机检测复杂型面方 法。
【背景技术】
[0002] 在航空航天、汽车、船舶和各种高技术装备中，具有复杂空间型面几何特征的零件 应用日益广泛，在实现系统力学性能、光学性能、流体性能等物理性能要求方面扮演重要角 色，其对数控机床的加工精度和质量检测精度的要求也日益提高。随着现代制造业检测技 术的发展，提出了新的测量理念，其衍生的检测手段主要可以分为离线检测和在线检测两 种。三坐标测量机作为离线测量实现方式的典型代表，被广泛地应用于机械制造、电子、汽 车和航空航天等工业中。但该方式对于特殊对象如一些大型工件，加工后线下移动会非常 困难，此外，在离线装夹的过程中也会不可避免地添加重复定位误差，不利于后期工件几何 误差的评定。在机检测系统可以很好的解决上述问题。采用该检测方式可以避免由于多次 装夹而引起的重复定位误差，从而保证检测数据及评定结果的有效性，一定意义上改善了 数控机床的性能，可以带来巨大的经济效益。
[0003] (1)天津大学何改云教授申请专利名称为："一种复杂空间型面在机质量检测系 统"，其专利公开号为CN101342664,公开日2009. 01. 14。
[0004] (2)Choi等人在三轴机床上配置在机检测，同时建立误差分析补偿的机制， 通过相关算法修改刀位文件从而减小加工误差（参见ChoiJP，MinBK，LeeS J.Reductionofmachiningerrorsofathree-axismachinetoolbyon-machine measurementanderrorcompensationsystem.JournalofMaterialsProcessing Technology，2004, 155:2056 ~2064) 〇
[0005] (3)华中科技大学李斌等申请专利名称为："一种复杂曲面法矢在机检测方法"， 其专利公开号为CN103433810A，公开日2013. 12. 11。
[0006] 文献（1)、⑵中所建立的在机检测系统，虽然在质量检测方面作用显著，但仅适 用于三轴机床，如何有效实现五轴机床在机检测复杂曲面，需要作进一步的研宄。
[0007] 文献⑶采用激光测头，提出一种复杂曲面法矢在机检测方法，特别适用于在自 由曲面钻孔过程中对钻孔法矢的实时检测。但是由于物体的辐射特性对激光测量结果也有 较大影响，如照明情况、表面状态反射情况、阴影、挡光、对谱线吸收情况等，都会引入附加 误差。
【发明内容】
[0008] 本发明提供了 一种五轴加工中心在机检测复杂型面方法，本发明使加工中心具有 复杂空间型面质量检测的功能，可以节省大量的时间和成本，详见下文描述：
[0009] 一种五轴加工中心在机检测复杂型面方法，所述在机检测复杂型面方法包括以下 步骤：
[0010] 基于商用软件UGNX8.0的实体造型技术，对检测点进行规划，获取型面检测点的 坐标、法向矢量和切向矢量；
[0011] 利用商用可视化数学软件读取检测点的坐标、法向矢量和切向矢量，规划检测路 径；
[0012] 通过检测路径对型面进行检测，根据五轴加工中心的类型，生成相应的在机检测 代码。
[0013] 其中，所述基于商用软件UGNX8. 0的实体造型技术，对检测点进行规划，获取型面 检测点的坐标、法向矢量和切向矢量的步骤具体为：
[0014] 基于商用软件UGNX8. 0的点集功能，在工件坐标系下，选择检测型面，根据非均匀 有理B样条曲面的导线和母线方向，创建一组对应于检测型面的检测点，删除包含检测型 面两端和底部的检测点；
[0015] 通过对三维商用软件UG进行二次开发，利用GRIP语言，提取检测型面的检测点坐 标、法向矢量和切向矢量。
[0016] 其中，所述利用商用可视化数学软件读取检测点的坐标、法向矢量和切向矢量，规 划检测路径的步骤具体为：
[0017] 按照沿检测点法向矢量的接触原则对检测型面进行检测，将检测点进行编号，根 据检测点获取对应的定位点、回退点，定位点、回退点的方向均沿对应的检测点的法向方 向；
[0018] 通过对测头移动速度的控制，结合检测点、定位点和回退点实现检测路径的规划。
[0019] 本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明使得工件在加工过程中不再需要将 工件从机床搬到检测设备上，加工过程中可以随时检查工件的质量；同时利用所得结果指 导工件的定位和加工修正，提高加工过程的生产效率，能以较低的时间成本尽可能及时地 检测出现的误差，降低工件报废率。
【附图说明】
[0020] 图1为一种五轴加工中心在机检测复杂型面方法的流程图；
[0021] 图2为检测点规划图；
[0022] a为包含检测型面两端和底部一些难以测量的检测点的示意图；
[0023] b为调整后的检测点不意图。
[0024] 图3为检测点法向矢量与切向矢量图；
[0025] a为调用POINT函数，获得检测点在工件坐标系下的坐标值的示意图；
[0026] b为调用SDDUF函数，获得检测型面上的检测点的切向矢量的示意图；
[0027] c为调用SNORF函数，获得检测型面上的检测点的法向矢量的示意图。
[0028] 图4为局部测量路径规划图；
[0029] 图5为五轴加工中心运动关系图；
[0030] 图6为实验验证图。
【具体实施方式】
[0031] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步 地详细描述。
[0032] 本发明基于商用软件UGNX8. 0的实体造型技术，对检测点进行规划，通过GRIP语 言对UG软件进行二次开发，获取型面检测点的坐标、法向矢量和切向矢量，将检测点信息 以TXT文件形式保存。利用商用可视化数学软件MATLAB2012的数学计算功能，读取检测 点信息，规划检测路径。最后根据五轴加工中心的类型，生成相应的在机检测代码，参见图 1，详见下文描述：
[0033] 实施例1
[0034] 一种五轴加工中心在机检测复杂型面方法，参见图1，该在机检测复杂型面方法包 括以下步骤：
[0035] 101 :基于商用软件UGNX8. 0的实体造型技术，对检测点进行规划，获取型面检测 点的坐标、法向矢量和切向矢量；
[0036] 102 :利用商用可视化数学软件读取检测点的坐标、法向矢量和切向矢量，规划检 测路径；
[0037] 103:通过检测路径对型面进行检测，根据五轴加工中心的类型，生成相应的在机 检测代码。
[0038] 其中，步骤101中的基于商用软件UGNX8. 0的实体造型技术，对检测点进行规划， 获取型面检测点的坐标、法向矢量和切向矢量的步骤具体为：
[0039] 基于商用软件UGNX8. 0的点集功能，在工件坐标系下，选择检测型面，根据非均匀 有理B样条曲面的导线和母线方向，创建一组对应于检测型面的检测点，删除包含检测型 面两端和底部的检测点；
[0040] 通过对三维商用软件UG进行二次开发，利用GRIP语言，提取检测型面的检测点坐 标、法向矢量和切向矢量。
[0041] 其中，步骤102中的利用商用可视化数学软件读取检测点的坐标、法向矢量和切 向矢量，规划检测路径的步骤具体为：
[0042] 按照沿检测点法向矢量的接触原则对检测型面进行检测，将检测点进行编号，根 据检测点获取对应的定位点、回退点，定位点、回退点的方向均沿对应的检测点的法向方 向；
[0043] 通过对测头移动速度的控制，结合检测点、定位点和回退点实现检测路径的规划。
[0044] 通过上述步骤101-步骤103使加工中心具有复杂空间型面质量检测的功能，可以 节省