三坐标测量机的空间曲面测量路径优化分析

    1　引　言

    几何反求工程是借助各类测量手段和技术取得实物模型或样件(又称原形)的测量点数据,由具有反求设计能力的软件(如Surfacer,Imageware,UG等)完成实物模型或样件的外形重构,为产品的再创新工程服务。

    从原形中提取三维数据信息,既将原形数字化处理,是反求工程的第一步,也是关键的一步,它影响着后续处理的速度及精度。测量数据的好坏直接决定了后续处理的难易。本文基于三坐标测量机的空间曲面测量路径优化分析,提出了对安全帽测量的测量优化的实现。该方法具有方法简单、测量速度快的特点。

    2　曲面测量规划及路径的优化

    2·1　曲面测量规划

    曲面测量规划是实现曲面自动测量的基础,也是一个难点。合理的曲面离散数据描述模型应满足下述淮则:①离散点数据分布应和曲面的特征分布相一致,即在曲面曲率变化较大的区域,测点数据分布较密,而曲率变化较小的区域,测点分布较疏;②测点形成的拓扑网格结构较优,以满足曲面造型的需要;③具有与CAD/CAM系统进行数据交换的数据接口。

    目前应用于反求工程中的常见曲面测量规划方法有:点光源激光测头速度控制仿形测量法、基于有界曲率平面曲线局部有界性的速度圆矢量分解仿形测量方法、曲面三角形自适应测量方法、等步长测量法等。在曲面的规划中目前较常采用的是曲面三角形自适应算法和等步长测量法。

    曲面三角形自适应算法充分利用了待测曲面的几何特性,使得测点的分布随曲面曲率大小变化而变化,减少了冗余数据且测点数据拓扑结构明显,有利于后续的数据处理。缺点是:对测点的处理比较琐碎,很难实现实时测量。

    等步长测量法,测量的时候采取等间距取点。这种方法的缺点是当曲面曲率变化范围较大时,容易出现在曲面曲率大的地方取点少,曲率变化小的地方取点多的现象。但由于它方法简单,易于实现实时测量,在实际测量中应用广泛。在安全帽的测量中,由于被测曲面的曲率变化基本上是一致的,因此,整体上采用等步长测量法,对于特别的特征,进行单独测量。

    2·2　测量路径优化

    实际测量中,零件的形状是各种各样的。如何能够实现快速、安全的测量是曲面测量中的一个重要问题。测量路径优化的目的:使测量头以尽可能短的路径安全而又高效地遍历待测曲面的检测区域。

    (1)传统的测量路径采用类似于曲面加工中行切法和环切法的行扫描测量模式和环形扫描测量模式。这两种方法的优点是比较易于实现,缺点是:当存在测量障碍区时,需要从测量障碍区域上方经过,因此空行程比较多。