一种适用于自动钻铆机下铆头可达性分析方法

文档序号:169186 发布日期:2021-10-29 浏览:14次 >En<

阅读说明:本技术 一种适用于自动钻铆机下铆头可达性分析方法 (Lower riveting head accessibility analysis method suitable for automatic drilling and riveting machine ) 是由 于明洋 杨五兵 刘敏 于 2021-07-19 设计创作,主要内容包括:本发明属于自动钻铆下铆头设计和应用的技术领域,具体涉及一种适用于自动钻铆机下铆头可达性分析方法,其改变原始的离线编程软件的下铆头可达性分析工作模式,二次开发CATIA基础功能的软件,快速实现下铆头设计后的可达性分析和下铆头选用时的可达覆盖率的评估,同时减少了离线编程过程的下铆头运动事件设置的用时,节省编程人员的人力成本。(The invention belongs to the technical field of design and application of automatic drilling and riveting lower riveting heads, and particularly relates to a lower riveting head accessibility analysis method suitable for an automatic drilling and riveting machine.)

一种适用于自动钻铆机下铆头可达性分析方法

技术领域

本发明属于自动钻铆下铆头设计和应用的技术领域,具体涉及一种适用于自动钻铆机下铆头可达性分析方法,其可分析下铆头加工可达性分析,用于自动钻铆下铆头设计和加工使用的评估工作。

背景技术

自动钻铆每个产品的点位集多,进行人工统计分析选用和设计下铆头,难以达到系统合理性,尤其类似于舱门的空间狭小产品,须考虑躲避的因素多。当前需用离线编程软件编程过程,需要人工设置设备运动参数和坐标,进行人工设置分析功能,并需人工统计产品可达性覆盖率,人工用时极大,并具有人工设置坐标和统计可达性的错误,并且在编程过程具有多次设置坐标的重复工作,编程效率低。

发明内容

本发明为了克服上述现有的技术缺陷,提供一种适用于自动钻铆机下铆头可达性分析方法,本发明针对原始应用离线编程软件人工设置设备参数和坐标的方式,摆脱离线编程的使用,直接应用CATIA软件的基础操作功能,通过二次开发软件,实现下铆头自动到位加工点位后进行下铆头的旋转运动和可达性的判断。

本发明的技术方案为:

一种适用于自动钻铆机下铆头可达性分析方法,其包括以下步骤:

1)确定并设置包含自动钻铆加工信息的产品数模、零件数模和下铆头数模;

2)在CATIA软件提取点坐标信息和线方向信息,将6自由度的参数转换为包含CATIA坐标体系12参数的4×4正交矩阵;

具体地,使用CATIA软件内的GetCoordinates方法提取零件内点元素的点坐标AT,使用CATIA软件内的GetDirection方法提取零件内线元素的线矢量BT,然后将AT和BT转换为4×4正交坐标矩阵值MT

进一步地,具体的转换方法如下:

初始的坐标矩阵值为:

下铆头是绕Z轴旋转进行分析的,则需要下铆头Z方向矢量值与线方向矢量同轴,同时需要点元素与下铆头的加工点重合;

绕X轴旋转α角度后的坐标矩阵值如下:

绕Y轴旋转β角度后的坐标矩阵值如下:

则匹配Z轴向量后,坐标矩阵值为:

获得的点坐标值为:AT=(Xt,Yt,Zt),获得的线矢量为:BT=(Lt,Mt,Nt);

由CATIA坐标逻辑:(Lt,Mt,Nt)=(cosα×sinβ,sinα,cosα×cosβ)

求解:

α=arcsin(Mt)

β=arctan(Lt/Nt)

再匹配点坐标AT后,零件坐标系的点、线信息转换组件坐标矩阵值为:

3)在CATIA软件提取各层的组件坐标信息,转换为4×4正交矩阵

使用CATIA内的GetComponents方法提取各层的组件坐标值,然后导入组件坐标矩阵值,具体方法如下:

使用GetComponents方法读取12维度的向量为:

(Ux,Uy,Uz,Vx,Vy,Vz,Wx,Wy,Wz,Tx,Ty,Tz);

然后按位读入如下格式的坐标矩阵值:

4)应用正交矩阵层递算法,求解下铆头运动至加工点的坐标矩阵值MG,具体方法如下:

①首先设置MG=MT

②按步骤3)的方法读取提取点坐标和线坐标的组件A坐标,求得组件坐标矩阵值为MA

③然后设置MG=MG×MA

④判断是否组件A的上级组件与下铆头组件的上级组件一致,若不一致,重复执行②和③步骤,直至一致;

⑤最终求解坐标矩阵值MG

5)使用绕Z轴旋转矩阵,算出下铆头旋转的坐标矩阵值

使用绕Z轴旋转矩阵,求解下铆头旋转后的坐标矩阵值,具体方法如下;

绕Z轴旋转γ角度后的组件坐标矩阵值如下:

计算下铆头旋转后的坐标矩阵值为MrotZ×MG

6)在CATIA软件设置下铆头的坐标值,使得下铆头运动到位并旋转

将MrotZ×MG矩阵值按第3步骤的坐标矩阵格式取值12维度向量,然后使用CATIA软件内SetComponents方法设置下铆头坐标值,使得下铆头运动至加工点。

7)实时360度旋转和干涉分析判断是否可达,然后通过自动更改点元素的显示属性的方法,以记录可达性结果。

利用CATIA软件内clash方法进行干涉分析判断,若有干涉,重新执行步骤5至步骤6,直至无干涉,则利用CATIA软件内SetRealColor方法更改点元素的可达的颜色属性,若已旋转360度后仍存在干涉,则利用CATIA软件内SetRealColor方法更改点元素的不可达的颜色属性。

8)重复进行下一点执行步骤2~7,直至处理了所有加工点,本方法实施完成。

本发明的效果和益处是:改变原始的离线编程软件的下铆头可达性分析工作模式,二次开发CATIA基础功能的软件,快速实现下铆头设计后的可达性分析和下铆头选用时的可达覆盖率的评估,同时减少了离线编程过程的下铆头运动事件设置的用时,节省编程人员的人力成本。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的适用于自动钻铆机下铆头可达性分析方法。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案,进一步说明本发明的具体实施方式。

如图1所示,一种适用于自动钻铆机下铆头可达性分析方法的流程图,包括下述实现步骤:

1)确定并设置包含自动钻铆加工信息的产品数模、零件数模和下铆头数模。

2)在CATIA软件提取点坐标信息和线方向信息,然后将6自由度的参数转换为包含CATIA坐标体系12参数的4×4正交矩阵。

使用CATIA软件内的GetCoordinates方法提取零件内点元素的点坐标AT,使用CATIA软件内的GetDirection方法提取零件内线元素的线矢量BT,然后将AT和BT转换为4×4正交坐标矩阵值MT,具体的转换方法(方法A)如下:

初始的坐标矩阵值为

下铆头是绕Z轴旋转进行分析的,则需下铆头Z方向矢量值与线方向矢量同轴,同时需要点元素与下铆头的加工点重合。

绕X轴旋转α角度后的坐标矩阵值如下:

绕Y轴旋转β角度后的坐标矩阵值如下:

则匹配Z轴向量后,坐标矩阵值为:

获得的点坐标值为:AT=(Xt,Yt,Zt),获得的线矢量为:BT=(Lt,Mt,Nt);

由CATIA坐标逻辑:(Lt,Mt,Nt)=(cosα×sinβ,sinα,cosα×cosβ)

求解:

α=arcsin(Mt)

β=arctan(Lt/Nt)

再匹配点坐标AT后,零件坐标系的点、线信息转换组件坐标矩阵值为:

3)在CATIA软件提取各层的组件坐标信息,然后转换为4×4正交矩阵。

使用CATIA内的GetComponents方法提取各层的组件坐标值,然后导入组件坐标矩阵值(方法B),具体方法如下:

使用GetComponents方法读取12维度的向量为

(Ux,Uy,Uz,Vx,Vy,Vz,Wx,Wy,Wz,Tx,Ty,Tz)

然后按位读入如下格式的坐标矩阵值:

4)应用正交矩阵层递算法,算出下铆头到达点位置的坐标矩阵值。

应用正交矩阵层递算法(方法C),求解下铆头运动至加工点的坐标矩阵值MG,具体方法如下:

①首先设置MG=MT

②按第3步骤方法读取提取点坐标和线坐标的组件A坐标,求得组件坐标矩阵值为MA

③然后设置MG=MG×MA

④判断是否组件A的上级组件与下铆头组件的上级组件一致,若不一致,重复执行②和③步骤,直至一致;

⑤最终求解坐标矩阵值MG

5)使用绕Z轴旋转矩阵,算出下铆头旋转的坐标矩阵值。

使用绕Z轴旋转矩阵,求解下铆头旋转后的坐标矩阵值(方法D),具体方法如下;

绕Z轴旋转γ角度后的组件坐标矩阵值如下:

计算下铆头旋转后的坐标矩阵值为MrotZ×MG

6)在CATIA软件设置下铆头的坐标值,使得下铆头运动到位并旋转。

将MrotZ×MG矩阵值按第3步骤的坐标矩阵格式取值12维度向量,然后使用CATIA软件内SetComponents方法设置下铆头坐标值,使得下铆头运动至加工点。

7)实时360度旋转和干涉分析判断是否可达,然后通过自动更改点元素的显示属性的方法,以记录可达性结果。

利用CATIA软件内clash方法进行干涉分析判断(方法E),若有干涉,重新执行第5至第6步骤,直至无干涉,则利用CATIA软件内SetRealColor方法更改点元素的可达的颜色属性,若已旋转360度后仍存在干涉,则利用CATIA软件内SetRealColor方法更改点元素的不可达的颜色属性。

8)重复进行下一点执行步骤2~7,直至处理了所有加工点,本方法实施完成。

以上示例性实施方式所呈现的描述仅用以说明本发明的技术方案,并不想要成为毫无遗漏的,也不想要把本发明限制为所描述的精确形式。显然,本领域的普通技术人员根据上述教导做出很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用,从而使得本领域的其它技术人员便于理解、实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本发明的保护范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。

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