本发明属于数控加工-测量一体化，涉及一种整体式箱底在机测量点位和路径自动规划方法。
背景技术：
1、航空航天高精度复杂结构件制造是航空航天产业制造的核心部分，航天产品具有典型多品种、变批量的生产特点，随着航空航天复杂结构件大型化、复杂化、薄壁化的发展趋势，高精度复杂结构件工艺设计、数控加工制造要求提升至新的层次。
2、火箭贮箱是运载火箭的主承载部件，是由高比强度铝合金薄板成型而成的大尺寸薄壁结构件，其重量占火箭总重量的80％～90％，其中贮箱箱底位于火箭燃料贮箱的两端，是贮箱的关键组成部分。整体式贮箱箱底为典型的类椭球大型薄壁结构，具有几何尺寸大(直径φ3.35m)、形状复杂(成型后的局部廓形误差达3mm)、壁薄(毛坯壁厚约12mm、剩余壁厚1.5～4mm)、材料去除比重高(>70％)、加工周期长等特征，加工工艺性差、壁厚尺寸一致性难保证。
3、目前，针对薄壁易变形零件，广泛使用测量-加工一体化方法，取得了良好的效果。测量-加工一体化其中最重要的环节之一就是在机测量点位与路径规划，然而整体式贮箱箱底结构件尺寸庞大、含有不规则凸台特征，测量编程过程中需要人工构建的大量辅助线与辅助面，软件交互繁琐，导致测量路径编程效率低下；另外，测量规划的效果与可行性很大程度上取决于工艺人员的技术水平与经验水平，不同人员的技术及经验水平参差不齐，导致测量编程参数、测量顺序合理性、一致性差。
技术实现思路
1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种整体式箱底在机测量点位和路径自动规划方法。
2、本发明解决技术的方案是：
3、一种整体式箱底在机测量点位和路径自动规划方法，包括：
4、根据用户输入确定零件在机测量的需求，建立模型几何和工艺数据双重定义的需求模型；
5、根据用户输入的目标采样密度要求，采用母线等弧长分层法生成初始纬向采样线，由测量约束和特征边界生成加工特征虚边界，判断采样线与虚边界的干涉关系，对完全干涉采样线进行拆分，形成不干涉或不完全干涉的纬向采样线；
6、根据纬向采样线生成初始径向采样点，对不完全干涉的纬向采样线采用分支、重采样的方法进行采样点位置更新，生成最终经向采样点；
7、根据设置的测量模式，定义测量编程要素模板，进行测量工艺处理，结合cam软件的路径生成功能，生成最终的测量路径。
8、优选的，所述需求模型包括：
9、用户输入的目标采样密度包括纬向采样密度、经向采样密度，数值由用户界面定义；
10、采样空间由箱底的三维模型确定，其中箱底内型面作为采样基准曲面，箱底外型面作为采样目标曲面；
11、测量系统测头的尺寸和箱底外型面加工特征的边界作为测量约束，测量时保证测头不与加工特征边界产生碰撞或测头空悬在特征边界上，以提高测量数据的完整性、可信度。
12、优选的，所述虚边界是由特征轮廓的边界在曲面上向内、向外分别偏置生成，偏置值为测头圆柱包络体半径与碰撞精度值的和。
13、优选的，所述母线等弧长分层法如下：
14、获取零件内型面母线，取母线的端点作为起始分割点，母线弧长为lp，弧长间距为dp＝lp/ceil(lp/p)，其中ceil()为向上取整函数，以弧长间距dp为长度基准分割母线弧长，生成轴线分割点，其中p为纬向密度；
15、以分割点沿轴线的高度为分层间距，在轴线上生成分层平面，分层平面垂直于轴线且通过分割点；
16、分层平面与零件内型面求交，生成交线，即初始纬向采样线。
17、优选的，判断采样线与虚边界的干涉关系，对完全干涉采样线进行拆分，形成不干涉或不完全干涉的纬向采样线，具体实现方式如下：
18、判断采样线与虚边界之间的关系，所述关系包括相离、相交、相切三种；
19、判断虚边界对采样线是否存在截取情况；
20、根据采样线与虚边界之间的关系以及虚边界对采样线是否存在截取情况，将采样线与虚边界之间的几何关系标记为完全干涉、不完全干涉、不干涉三种，所述不干涉是指虚边界与采样线为相离关系或采样线仅与虚边界外相切，虚边界对采样线无截取；不完全干涉是指虚边界对采样线部分截取；完全干涉是指采样线完全在虚边界之间；
21、针对完全干涉的采样线，进行采样线拆分，将采样线一分为二，拆分形成的采样线为不干涉或者不完全干涉状态。
22、优选的，生成最终经向采样点的方法如下：
23、c1)根据用户输入的经向采样密度对纬向采样线进行等间距分段，分段的间距应小于经向采样密度要求，生成初始经向采样点；
24、c2)不干涉的纬向采样线直接采用初始经向采样点；
25、c3)对不完全干涉的纬向采样线进行分支；
26、c4)配对、串联采样线分支，并对分支后的采样线进行重采样，重采样采用取两端点、等间距分段的方式。
27、优选的，步骤c3)中，分支方法为临近连接法，以保证径向点密度为目标，将部分干涉的纬向采样线穿过虚边界间隙的跳转段，替代为临近段与连接段；将与内虚边界相切的纬向采样线，形成两段临近连接的采样路径。
28、优选的，步骤c4)中，配对、串联采样线分支的方法如下：
29、针对干涉产生的多条采样线，判断相邻采样线距离是否小于配对距离，若小于，则采用采样线串联的方式，合并过多的采样分支；否则，不处理。
30、优选的，生成最终的测量路径的方法如下：
31、d1)根据设置的测量模式，采用纬向采样线作为采样路线、经向采样点作为采样点位；所述测量模式包括点测式或线扫式；
32、d2)采用bnf定义测量编程要素模板；
33、d3)针对点测式测量模式，对测量点高度进行自适应的调整，并按照机床c轴行程约束进行测量点排序，形成“s”形测量顺序；
34、针对线扫式测量模式，对采样线高度进行自适应的调整，并按照机床c轴行程约束进行测量线排序与方向设置，形成“s”形测量顺序；
35、d4)基于通用cam软件的刀路生成功能，点测式测量模式采用点位加工功能生成最终的测量路径，线扫式测量模式采用曲线加工功能生成最终的测量路径，完成路径规划。
36、一种整体式箱底在机测量点位和路径自动规划系统，包括用户需求模型定义模块、纬向采样线生成模块、经向采样点生成模块、双模测量路径规划模块；
37、用户需求模型定义模块：根据用户输入确定零件在机测量的需求，建立模型几何和工艺数据双重定义的需求模型；
38、纬向采样线生成模块：根据用户输入的目标采样密度要求，采用母线等弧长分层法生成初始纬向采样线，由测量约束和特征边界生成加工特征虚边界，判断采样线与虚边界的干涉关系，对完全干涉采样线进行拆分，形成不干涉或不完全干涉的纬向采样线；
39、经向采样点生成模块：根据纬向采样线生成初始径向采样点，对不完全干涉的纬向采样线采用分支、重采样的方法进行采样点位置更新，生成最终经向采样点；
40、双模测量路径规划模块：根据设置的测量模式，定义测量编程要素模板，进行测量工艺处理，结合cam路径生成功能，生成最终的测量路径。
41、本发明与现有技术相比的有益效果是：
42、(1)本发明提出了一种整体式箱底在机测量点位和路径自动规划方法，替代人工交互进行测量路径编程的传统模式，采用几何算法解决含凸台特征避让路径生成问题，提高测量程序编制效率与质量。
43、(2)本发明提出虚边界的概念，由凸台边界测量约束生成虚边界，将测头与箱底外型面凸台的悬空与碰撞问题，简化为“点-线”距离判断，提高了算法效率。
44、(3)本发明适用于两种模式的测量程序编制，采用统一的测量路径规划引擎，运用编程模板将工艺中影响测量路径规划设计、自动决策等工艺知识，采用数字化的方法固化并运用，为箱底零件测量智能化提供了可行方法与实践路径。
45、(4)本发明在三维模型驱动的测量工艺设计过程中，提出了采用模型几何和算法驱动的数字化测量路径自动生成的方法，面向含有不规则形状特征、变壁厚曲面的复杂航天箱底结构件，提出模型驱动的测量路径自动规划方法，本方法易于在通用cam软件中进行开发与应用，解决测量-加工一体化的工艺设计应用难题。
1.一种整体式箱底在机测量点位和路径自动规划方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种整体式箱底在机测量点位和路径自动规划方法，其特征在于，所述需求模型包括：
3.根据权利要求1所述的一种整体式箱底在机测量点位和路径自动规划方法，其特征在于，所述虚边界是由特征轮廓的边界在曲面上向内、向外分别偏置生成，偏置值为测头圆柱包络体半径与碰撞精度值的和。
4.根据权利要求1所述的一种整体式箱底在机测量点位和路径自动规划方法，其特征在于，所述母线等弧长分层法如下：
5.根据权利要求1所述的一种整体式箱底在机测量点位和路径自动规划方法，其特征在于，判断采样线与虚边界的干涉关系，对完全干涉采样线进行拆分，形成不干涉或不完全干涉的纬向采样线，具体实现方式如下：
6.根据权利要求1所述的一种整体式箱底在机测量点位和路径自动规划方法，其特征在于，生成最终经向采样点的方法如下：
7.根据权利要求6所述的一种整体式箱底在机测量点位和路径自动规划方法，其特征在于，步骤c3)中，分支方法为临近连接法，以保证径向点密度为目标，将部分干涉的纬向采样线穿过虚边界间隙的跳转段，替代为临近段与连接段；将与内虚边界相切的纬向采样线，形成两段临近连接的采样路径。
8.根据权利要求6所述的一种整体式箱底在机测量点位和路径自动规划方法，其特征在于，步骤c4)中，配对、串联采样线分支的方法如下：
9.根据权利要求1所述的一种整体式箱底在机测量点位和路径自动规划方法，其特征在于，生成最终的测量路径的方法如下：
10.一种整体式箱底在机测量点位和路径自动规划系统，其特征在于，包括用户需求模型定义模块、纬向采样线生成模块、经向采样点生成模块、双模测量路径规划模块；
