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申请/专利权人：华中科技大学

摘要：本发明属于零件检测数据识别技术领域，公开了改进加工余量获取方法、系统、设备、存储介质及应用，所述方法包括：定位并筛选出参考CAD模型中狭长、大面积三角面片；对于筛选的所述狭长三角面片、大面积三角面片进行重心点计算并在内部随机均匀离散多个采样点；分别以参考CAD模型顶点，重心点与随机均匀采样点构建不同的搜索空间，比较测点到两不同的搜索空间的最近邻点的距离，确定测点最近邻三角面片集合；计算测点到所述测点最近邻三角面片集合里每个面片的距离，获取最小距离值作为该测点的加工余量。本发明实现了参考CAD三角网格模型中有狭长、大面积三角面片的情况下，复杂曲面零件加工余量的精确计算。

主权项：1.一种基于统计分析与多点采样的改进加工余量获取方法，其特征在于，所述基于统计分析与多点采样的改进加工余量获取方法包括：统计每个三角面片的标记边与面积，定位并筛选出参考CAD模型中狭长、大面积三角面片；对于筛选的所述狭长三角面片、大面积三角面片进行重心点计算并在内部随机均匀离散多个采样点；分别以参考CAD模型顶点，重心点与随机均匀采样点构建不同的搜索空间，测点分别在上述不同的搜索空间内搜索最近邻点，比较测点到两不同的搜索空间的最近邻点的距离，确定测点最近邻三角面片集合；计算测点到所述测点最近邻三角面片集合里每个面片的距离，获取最小距离值作为该测点的加工余量；所述基于统计分析与多点采样的改进加工余量获取方法具体包括以下步骤：S1，计算参考CAD三角网格模型中每个三角面的边长和面积，取每个三角面片的最长边作为该三角面的标记边，统计所有三角面片标记边和面积的均值和标准差，以均值和标准差划定置信区间来筛选判断参考CAD三角网格模型中狭长、大面积三角面片；S2对于每个狭长三角面片计算重心点并在三角面片内随机均匀采样k-1个点，对于每个大面积三角面片计算重心点并在三角面片内随机均匀采样2k-1个点；S3取所有三角面片的顶点来构造搜索空间{C1}，取计算的重心点以及随机均匀采样点来构造搜索空间{C2}；对于每个配准后的测量点，在{C1}空间内搜索距离最近点，最短距离为在{C2}空间内搜索距离最近顶点，最短距离为S4构造测点最近邻三角面片集合{Vnearest}；若则只将与{C1}中最近点共点的三角面片加入到测点最近邻三角面片集合{Vnearest}中；若除需要将与{C1}中最近点共点的三角面片加入到测点最近邻三角面片集合{Vnearest}中，还将{C2}中搜索的最近点所归属的三角面片加入到最近三角面片集合{Vnearest}中；S5计算测点到最近邻三角面片集合{Vnearest}中每个三角面片的距离值，取最小距离值作为该测点的真实加工余量；在步骤S1中狭长、大面积三角面片的统计筛选包括：对于参考CAD三角网格模型中每个三角面片vi，i＝1...n，计算其三条边长值并将最长边长值作为该三角面片的标记边liden-i，计算其面积并作为标记面积Siden-i： 式中{l1-il2-il3-i}分别为三角面片vi的边长值，p＝12l1-i+l2-i+l3-i为三角面片vi半周长；统计完每个三角面片的标记边与标记面积后，计算整个模型标记边的均值μl与标准差σl以及标记面积的均值μs与标准差σs： 根据标记边的均值μl与标准差σl以及标记面积的均值μs与标准差σs分别设置置信区间kl、ks： 式中λ为标准差倍数，根据实际筛选效果设置具体值；若某个三角面片的标记边不在置信区间kl中，则被标记为狭长三角面片，若某个三角面片的标记面积不在置信区间ks中，则被标记为大面积三角形；在步骤S2中对狭长、大面积三角面片的采样点生成包括：对于狭长三角面片，在内部采样k个点，包含1个重心点和k-1个随机均匀分布点；对于大面积三角面片，在内部采样2k个点，包含1个重心点和2k-1个随机均匀分布点；重心点pg-i通过如下公式生成： 式中{p1-ip2-ip3-i}为第i个狭长或大面积三角面片的三个顶点坐标；第j个随机均匀采样点pr-j通过如下公式生成： 式中r1、r2为满足0～1正态分布的随机值；在步骤S3中构造搜索空间，并为每个测量点构建最近邻三角面片集合包括：测量点最近邻搜索空间由三角面片顶点坐标构成的搜索空间{C1}和重心点、随机均匀采样点坐标构成的搜索空间{C2}组成；将两搜索空间的坐标点用kdTree结构进行存储；对于单个测量点qi，分别在{C1}、{C2}中搜索最近邻点pc1、pc2，然后根据测点到两最近邻点距离值的大小构建测量最近邻三角面片集合{Vnearest}： 式中为参考CAD模型中与pc1共顶点的m个三角面片，为重心点或随机采样点所归属的三角面片；为测点到{C1}空间中最近邻点距离，为测点到{C2}空间中最近邻点距离；当测点与{C1}空间中最近邻点更近时，{C1}空间中与近邻点共顶点的三角面片能用于{Vnearest}正确建立；当测点与{C2}空间中最近邻点更近时，需加入{C2}空间中最近邻点所归属的三角面片到{Vnearest}中，建立正确的最近邻三角面片集合；在步骤S5中测点到{Vnearest}集合中每个三角面片距离值计算，并得出该测点的加工余量值包括：测点qi依次计算到{Vnearest}集合中每个三角面片的距离，在计算测点qi到集合中单个三角面片vpc-i距离中，将测点qixiyizi往三角面片vpc-i所在平面进行投影，得到投影点qpro-ixpro-iypro-izpro-i： 式中ni＝nx-iny-inz-i，表示三角面片vpc-i的法向量；求得投影点坐标后，根据三角面片顶点以及投影点构造3个向量来判断投影点是否位于该三角面片内： 式中p1-ip2-ip3-i为三角面片vpc-i的三个顶点坐标；当3个向量满足两两叉乘结果同方向时，投影点位于三角面片vpc-i内，测点到该三角面片的距离直接表示为测点与投影点间的距离： 若不满足投影点位于三角面片内，则分别计算测点到三角面片三条边的距离，在计算测点到任意边距离时，若测点往该边的投影点不位于该条边上，则以测点到该边上两顶点距离的小值表示为测点到该边的距离值；再取到三边最小距离值作为测点到三角面片vpc-i的距离： 式中分别为测点到三角面vpc-i三条边的距离值；依次计算完测点qi到其最近邻三角面片集合{Vnearest}内所有三角面片的距离，最后取距离最小值作为该测点的加工余量值 式中分别为测点qi到其最近邻三角面片集合{Vnearest}中每个三角面片的距离值。

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