CN108829971B - 模仁电加工漏拆电极的自动检测方法 - Google Patents

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Abstract

一种模仁电加工漏拆电极的自动检测方法，通过首先分别对模仁模型和电极模型进行厚度公差偏置，然后通过模仁模型和电极模型进行模型差减处理得到残余模型，再对残余模型进行转换得到残余实体模型，通过对残余实体模型进行漏电极判断最终得到漏电极的对应模型。本发明充分考虑了电极漏拆对模仁加工的影响，克服了当下模具制造无法提前进行质量检测的问题，实现模仁电加工准备阶段对漏拆电极的自动检测。

Description

模仁电加工漏拆电极的自动检测方法
技术领域
本发明涉及的是一种复杂电极放电加工领域的技术，具体是一种模仁电加工准备阶段对漏拆电极的自动检测方法。
背景技术
在电极设计过程中，为加工复杂结构的模仁，所拆电极的数量较多，易造成电极的漏拆。电极的漏拆会导致模仁加工出现偏差。如不能提前预判，会严重影响模具加工质量和周期，成本也会随之提高。因此，在模具加工前，对电极漏拆进行自动检测就显得尤为关键，越早发现电极漏拆对提高效益帮助越大。
发明内容
本发明针对现有电极设计不合理而引起模仁加工出现偏差，进而导致模具制造成本升高、交付推迟和生产周期延长等缺陷，提出一种模仁电加工漏拆电极的自动检测方法，充分考虑了电极漏拆对模仁加工的影响，克服了当下模具制造无法提前进行质量检测的问题，实现模仁电加工准备阶段对漏拆电极的自动检测。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明通过首先分别对模仁模型和电极模型进行厚度公差偏置，然后通过模仁模型和电极模型进行模型差减处理得到残余模型，再对残余模型进行转换得到残余实体模型，通过对残余实体模型进行漏电极判断最终得到漏电极的对应模型。
所述的厚度公差偏置，即针对模型中的三角面片的三个顶点沿其法向进行平移偏置。
所述的平移偏置，其偏移量为e'＝e·f(α)，其中：
Figure BDA0001693898020000011
e为***原始偏置值，α是三角面片的法向量与修正向量的夹角。
所述的***原始偏置值是指：模仁机加工后的厚度公差，其单位为毫米，一般的取值范围是0<e≤0.5。
所述的修正向量是指：从所述三角面片的中心至该三角面片相邻的三个三角面片中心连线所构成的三角的中心的向量。
所述的中心，即三角形三个内角平分线的交点。
所述的模型差减处理是指：将厚度公差偏置后的模仁模型和电极模型先相互布尔合并得到模仁电极模型，以其作为中间模型体与毛坯模型进行布尔相减处理，得到残余模型，其中毛坯模型为模仁模型经机加工刀路模拟得到；基于该模型差减处理能够大幅度提高布尔相减的处理效率。
本发明涉及一种实现上述方法的***，包括：公差偏置模块、布尔处理模块、模型转实体模型模块以及漏电极判断模块，其中：公差偏置模块与布尔处理模块相连并传输STL格式的几何信息，布尔处理模块与模型转实体模型模块相连并传输残余体的实体几何信息，漏电极判断模块输出漏拆信息。
所述的公差偏置模块与布尔处理模块均支持但不限于STL模型。
技术效果
与现有技术相比，本发明能够方便快捷地检测出可能出现漏拆电极的情况，满足模具制造过程中提高加工质量、缩短生产周期及降低成本的需求。
附图说明
图1为电极漏拆自动检测流程图；
图2为模仁STL模型上的三角面片偏置示意图；
图3为三角面片顶点偏置操作示意图；
图4为实施例中模仁示意图；
图5为实施例中经自动检测与结果标注后的残余实体示意图；
图6为实施例中补拆电极后，经自动检测与结果标注后的残余实体示意图。
具体实施方式
如图3所示，为本实施例待加工的模仁示意图。本实施例的目的是模仁电加工准备阶段对漏拆电极的自动检测，故如何拆电极在此不作赘述，且机加工刀路已知。对于该模仁的放电加工，初始所拆电极数量为42个。下面以该模仁为例详细说明对漏拆电极的自动检测过程。
步骤一，生成毛坯STL模型与偏置后的模仁STL模型：对模仁模型进行机加工刀路模拟，生成毛坯STL模型；转换模仁实体模型，生成模仁STL模型，接着对其进行厚度公差e偏置，生成偏置后的模仁STL模型；
所述的偏置操作是为了增加检测方法的鲁棒性，以免两个贴合的面在进行布尔运算时出错导致自动检测失败。不同位置的偏置值会有所不同，可借助偏置系数的计算函数得到各顶点相应的偏置值。
如图2所示，为以模仁STL模型上的一个三角面片为对象，进行偏置操作，其中a是模仁STL模型上的一个三角面片，b、c和d是与a相邻的三角面片；p1、p2、p3是a的三个顶点，p10是a的中心；p1、p2、p4是b的三个顶点，p7是b的中心；p1、p3、p5是c的三个顶点，p8是c的中心；p2、p3、p6是d的三个顶点，p9是d的中心；p11是p7、p8和p9三个点的中点；V1是a的法向量，V2是p10指向p11的向量；设α是V1与V2的夹角，取值范围为[0,π]。
所述的偏置操作的偏置系数
Figure BDA0001693898020000031
当整体面片的偏置值为e，经修正后的偏置值e'＝e·f(α)；基于修正后的偏置值计算得到三角面片每个顶点的偏置量，并按图3所示方式进行顶点的偏置，即
Figure BDA0001693898020000032
从而完成偏置操作。
所述的***原始偏置值e一般的取值范围是0<e≤0.5。
步骤二，对已拆解的42个电极实体模型进行转换，生成电极STL模型，接着对每个电极STL模型沿该电极在电加工过程中的运动方向进行偏置，生成偏置后的电极STL模型；
步骤三，将偏置后的模仁STL模型与偏置后的电极STL模型进行布尔合并操作，生成的合模型作为布尔减的工具体，与毛坯STL模型进行布尔相减操作，生成残余STL模型；
步骤四，对残余STL模型中所有的三角面片进行实体转换，生成残余实体并加以标注，得到如图5所示的经自动检测与结果标注后的残余实体；
所述的实体转换是指：遍历残余模型中所有的三角面片并获取每个三角面片的相邻面片，如果当前三角面片所相邻的面片数量小于3时则将该三角面片删除；最后将遍历后剩余的三角面片通过建模软件进行收敛拟合，得到残余实体。
步骤五，对残余实体进行漏电极判断，得到如图5所示的漏电极，再次重复步骤一到步骤四，可得到图6所示的经自动检测与结果标注后的残余实体。对比图5和图6可发现，电极漏拆问题已修复。
所述的漏电极判断是指：遍历残余实体中的所有模型个体并依次进行尺寸筛选和形状筛选，最终得到漏电极的对应模型。
所述的尺寸筛选是指：去除残余实体中厚度小于0.01毫米且去除残余实体中体积小于1立方毫米的实体。
所述的形状筛选是指：获取残余实体上的面，将面按照其面积由大到小排序，取排序中前25％的面，取这些面在各自U-V坐标系下的中点，记为采样点，当超过50％的点的特征剖面呈近似三角形，则将该残余实体标注为漏清根，未标注的残余实体则标注为漏电极。
所述的点的特征剖面是指：通过在体表面上的一个点，作一组辅助平面，该辅助平面的法向量与该点在面上的法向量垂直，通过每一个辅助平面就可以在体上截取一个与该点距离为0的封闭剖面，其中面积最小的剖面，记为该点在体上的特征剖面。
所述的近似三角形是指：在同一平面的三条直线线段或曲线段，将其首尾依次相连且相连的两条直线或曲线段在交点处的各自法向量的夹角不等于0或180度，所得到的几何图形。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (6)

1.一种模仁电加工漏拆电极的自动检测方法，其特征在于，通过首先分别对模仁模型和电极模型进行厚度公差偏置，然后通过模仁模型和电极模型进行模型差减处理得到残余模型，再对残余模型进行转换得到残余实体模型，通过对残余实体模型进行漏电极判断最终得到漏电极的对应模型；
所述的厚度公差偏置，即针对模型中的三角面片的三个顶点沿其法向进行平移偏置，其偏移量为
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，其中：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
，e为***原始偏置值，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为三角面片的法向量与修正向量的夹角；
所述的修正向量是指：从所述三角面片的中心至该三角面片相邻的三个三角面片中心连线所构成的三角的中心的向量；
所述的漏电极判断是指：遍历残余实体中的所有模型个体并依次进行尺寸筛选和形状筛选，最终得到漏电极的对应模型；
所述的尺寸筛选是指：去除残余实体中厚度小于0.01毫米且去除残余实体中体积小于1立方毫米的实体；
所述的形状筛选是指：获取残余实体上的面，将面按照其面积由大到小排序，取排序中前25%的面，取这些面在各自U-V坐标系下的中点，记为采样点，当超过50%的点的特征剖面呈近似三角形，则将该残余实体标注为漏清根，未标注的残余实体则标注为漏电极。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的模仁模型，通过对模仁实体模型进行机加工刀路模拟，生成毛坯STL模型；再转换模仁实体模型得到模仁STL模型；
所述的电极模型，通过转换已拆解的电极实体模型得到电极STL模型。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的模型差减处理是指：将厚度公差偏置后的模仁模型和电极模型先相互布尔合并得到模仁电极模型，以其作为中间模型体与毛坯模型进行布尔相减处理，得到残余模型，其中毛坯模型为模仁模型经机加工刀路模拟得到。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的残余模型进行转换得到残余实体模型是指：遍历残余模型中所有的三角面片并获取每个三角面片的相邻面片，当当前三角面片所相邻的面片数量小于3时则将该三角面片删除；最后将遍历后剩余的三角面片通过建模软件进行收敛拟合，得到残余实体。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的点的特征剖面是指：通过在体表面上的一个点，作一组辅助平面，该辅助平面的法向量与该点在面上的法向量垂直，通过每一个辅助平面就可以在体上截取一个与该点距离为0的封闭剖面，其中面积最小的剖面，记为该点在体上的特征剖面；
所述的近似三角形是指：在同一平面的三条直线线段或曲线段，将其首尾依次相连且相连的两条直线或曲线段在交点处的各自法向量的夹角不等于0或180度，所得到的几何图形。
6.一种实现权利要求1~5中任一所述方法的***，其特征在于，包括：公差偏置模块、布尔处理模块、模型转实体模型模块以及漏电极判断模块，其中：公差偏置模块与布尔处理模块相连并传输STL格式的几何信息，布尔处理模块与模型转实体模型模块相连并传输残余体的实体几何信息，漏电极判断模块输出漏拆信息。
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