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摘要:本发明涉及一种精密热压成型模具的轮廓精度补偿方法及系统。该方法:对热压成型模具的三维模型进行网格划分,得到模具表面网格数据;进行曲率分析,得到高曲率区域和低曲率区域;对高曲率区域进行高密度采样,对低曲率区域进行低密度采样,得到采样点集;利用三坐标测量机对采样点集进行三维坐标测量,得到表面轮廓数据;将表面轮廓数据与理论模型进行对比分析,得到轮廓误差分布;基于轮廓误差分布,采用反向距离加权插值算法对整个模具表面进行插值运算,得到模具表面补偿量分布;根据模具表面补偿量分布,对热压成型模具的三维模型进行修正,生成补偿后的模具加工模型。本发明的实施实现了轮廓精度补偿的智能化和自动化。
主权项:1.一种精密热压成型模具的轮廓精度补偿方法,其特征在于,包括以下步骤:对热压成型模具的三维模型进行网格划分,得到模具表面网格数据;具体包括:对所述热压成型模具的三维模型进行表面特征提取,得到模具表面的几何特征数据;根据所述几何特征数据对所述模具表面进行区域划分,得到多个子区域,并对每个子区域进行曲率计算,得到各子区域的曲率分布数据;根据所述曲率分布数据对各子区域进行网格密度分配,得到网格密度分布方案,并基于所述网格密度分布方案,对所述模具表面进行初始网格划分,得到初始网格数据;对所述初始网格数据进行网格质量评估,得到网格质量评估结果,并根据所述网格质量评估结果进行网格单元局部细化,得到细化后的网格数据;对所述细化后的网格数据进行网格平滑处理,得到平滑后的网格数据,并对所述平滑后的网格数据进行拓扑结构优化和边界适应性调整,得到模具表面网格数据;对所述模具表面网格数据进行曲率分析,通过设定曲率阈值,将模具表面划分为高曲率区域和低曲率区域;具体包括:对所述模具表面网格数据进行高斯曲率和平均曲率计算,得到每个网格节点的曲率值,并根据所述曲率值对网格节点进行聚类分析,得到初步的曲率分布区域;对所述初步的曲率分布区域进行边界检测,得到边界轮廓,并根据所述边界轮廓对相邻区域进行合并处理,得到优化后的曲率分布区域;对所述优化后的曲率分布区域进行统计分析,得到曲率分布直方图,并根据所述曲率分布直方图计算最佳曲率阈值,得到初始曲率阈值;对所述初始曲率阈值进行局部敏感性分析,得到阈值调整系数,并根据所述阈值调整系数对所述初始曲率阈值进行修正,得到目标曲率阈值;基于所述目标曲率阈值对所述模具表面进行二值化处理,得到高低曲率区域的初步划分结果,并对所述初步划分结果进行形态学操作,将模具表面划分为高曲率区域和低曲率区域;对所述高曲率区域进行高密度采样,对所述低曲率区域进行低密度采样,得到采样点集;具体包括:分别对所述高曲率区域和所述低曲率区域进行边界提取,得到区域边界轮廓线,并根据所述区域边界轮廓线对所述高曲率区域和所述低曲率区域进行网格细分,得到细分后的网格数据;对所述细分后的网格数据进行曲率梯度分析,得到曲率梯度分布图,并根据所述曲率梯度分布图,对所述高曲率区域和所述低曲率区域分别设定采样密度系数,得到采样密度分布方案;基于所述采样密度分布方案,对所述高曲率区域和所述低曲率区域进行初始采样点生成,得到多个初始采样点;对所述多个初始采样点进行空间分布均匀性分析,得到采样点分布评估结果,并根据所述采样点分布评估结果进行采样点优化调整,得到采样点集;利用三坐标测量机对所述采样点集进行三维坐标测量,获取实际成型件的表面轮廓数据;具体包括:对所述采样点集进行空间分布分析,得到采样点空间分布特征,并根据所述采样点空间分布特征进行测量路径规划,得到优化的测量路径;对三坐标测量机进行标定和误差补偿,构建测量系统的误差模型,并根据所述优化的测量路径和所述误差模型,对所述三坐标测量机进行运动控制参数设置,得到测量控制指令;基于所述测量控制指令,对所述采样点集进行逐点测量,得到原始测量数据,并对所述原始测量数据进行噪声滤波和异常值检测,得到初步处理后的测量数据;根据所述初步处理后的测量数据进行加权平均和插值处理,得到连续的表面轮廓数据,并对所述连续的表面轮廓数据进行数据压缩和格式转换,得到实际成型件的表面轮廓数据;将所述实际成型件的表面轮廓数据与理论模型进行对比分析,计算每个采样点的轮廓误差,得到轮廓误差分布;具体包括:对所述实际成型件的表面轮廓数据和理论模型进行坐标系对齐,得到统一坐标系下的数据集,并根据所述统一坐标系下的数据集,采用最近点投影算法对所述实际成型件的表面轮廓数据进行投影处理,得到所述理论模型表面上的对应点集;对所述实际成型件的表面轮廓数据与所述理论模型表面上的对应点集进行向量差计算,得到初始轮廓误差向量场,并根据所述初始轮廓误差向量场,采用主曲率方向分解算法进行误差向量分解,得到法向误差和切向误差分量;对所述法向误差和所述切向误差分量进行统计分析,得到误差分布特征参数,并根据所述误差分布特征参数进行误差分布概率密度建模,得到误差分布概率模型;对所述误差分布概率模型进行异常值检测和剔除,得到修正后的轮廓误差数据集,并根据所述修正后的轮廓误差数据集进行离散误差点插值处理,得到连续的轮廓误差分布场;对所述连续的轮廓误差分布场进行谱分析,得到误差分布的频谱特征,并根据所述频谱特征,对所述轮廓误差分布场进行多尺度分解,得到轮廓误差分布;基于所述轮廓误差分布,采用反向距离加权插值算法对整个模具表面进行插值运算,得到模具表面补偿量分布;根据所述模具表面补偿量分布,对所述热压成型模具的三维模型进行修正,生成补偿后的模具加工模型。
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