一种高强钢顶盖横梁冲压面形偏差识别测量方法与流程

本发明属于面形偏差识别，具体是一种高强钢顶盖横梁冲压面形偏差识别测量方法。

背景技术：

1、高强顶盖横梁类冲压件广泛应用于各类汽车车身结构件中，其面形精度直接影响后续装配质量、整车尺寸匹配以及结构承载性能，在冲压成形过程中，由于材料回弹、模具磨损、工艺参数波动等因素，横梁表面常出现整体轮廓偏移、局部凹陷或凸起、回弹引起的曲率变化等面形偏差；

2、当前针对高强钢顶盖横梁冲压面形偏差的识别方法普遍采用实测点与理论曲面的空间直线距离作为判定依据，但是由于实际曲面与理论曲面的测量基准不同，将导致实际分析过程中实际曲面与理论曲面的初始位姿不同，此时难以将实测点与理论曲面上的点进行匹配，同时依据空间直线距离难以准确对实际曲面的凹陷或凸起偏差进行分辨，进而导致无法准确对高强钢顶盖横梁冲压面形的偏差进行识别；

3、为此，本发明提出一种高强钢顶盖横梁冲压面形偏差识别测量方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：提出一种高强钢顶盖横梁冲压面形偏差识别测量方法，以解决上述背景技术中提出的无法准确对高强钢顶盖横梁冲压面形的偏差进行识别的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种高强钢顶盖横梁冲压面形偏差识别测量方法，方法包括：

4、步骤s1，对待识别横梁对应实际面形表面对齐位置的坐标进行分析，分析得到实际面形表面对齐位置的实际参考坐标与理论面形表面对齐位置的设计参考坐标；

5、步骤s2，将实际面形与理论面形进行多次对齐，并对每次对齐后实际面形与理论面形之间的偏差进行分析，分析得到待识别横梁对应实际面形与理论面形的综合特征距离；

6、步骤s3，依据综合特征距离对实际面形表面不同位置处的面形偏差进行分析，分析得到实际面形表面的面形偏差区域；

7、步骤s4，依据面形偏差值对面形偏差位置处的偏差类型进行分析，分析得到面形偏差区域不同位置处的偏差数据。

8、进一步地，所述步骤s1中的分析过程包括如下子步骤：

9、步骤s101，对待识别横梁进行激光扫描，扫描得到待识别横梁的实际面形，并获取实际面形表面不同位置处的三维实际坐标，并依据设计图纸提取待识别横梁的理论面形，同时获取理论面形表面不同位置处的三维设计坐标；

10、步骤s102，从实际面形表面选取三个位置作为对齐位置，将对齐位置处的三维实际坐标记为实际对齐坐标，同时将理论面形表面相同对齐位置处的三维设计坐标记为设计对齐坐标；

11、步骤s103，将不同实际对齐坐标的横坐标相加求和取平均值得到实际参考横坐标，将不同实际对齐坐标的纵坐标相加求和取平均值得到实际参考纵坐标，将不同实际对齐坐标的竖坐标相加求和取平均值得到实际参考竖坐标；

12、步骤s104，将不同设计对齐坐标的横坐标相加求和取平均值得到设计参考横坐标，将不同设计对齐坐标的纵坐标相加求和取平均值得到设计参考纵坐标，将不同设计对齐坐标的竖坐标相加求和取平均值得到设计参考竖坐标；

13、步骤s105，将实际参考横坐标、实际参考纵坐标与实际参考竖坐标组成的坐标记为实际面形表面对齐位置处的实际参考坐标，将设计参考横坐标、设计参考纵坐标与设计参考竖坐标组成的坐标记为理论面形表面对齐位置处的设计参考坐标。

14、进一步地，所述步骤s2包括如下子步骤：

15、步骤s201，将实际对齐坐标减去实际参考坐标后得到第一特征向量，将设计对齐坐标减去设计参考坐标后得到第二特征向量；

16、步骤s202，通过公式计算得到对齐位置去中心化后对应的协方差矩阵；

17、步骤s203，对协方差矩阵进行svd分解，分解得到第一正交矩阵、特征对角矩阵与第二正交矩阵的转置矩阵。

18、进一步地，所述步骤s2还包括如下子步骤：

19、步骤s204，将第二正交矩阵左乘第一正交矩阵的转置矩阵得到初始矩阵，计算初始矩阵的行列式值，并对初始矩阵的行列式值进行判定；

20、若初始矩阵的行列式值等于一，则将初始矩阵记为旋转矩阵；

21、若初始矩阵的行列式不等于一，则将单位矩阵中第三行第三列的元素替换为负一，并将替换后的单位矩阵记为修正矩阵，而后将第二正交矩阵左乘修正矩阵，并将第一正交矩阵的转置矩阵右乘修正矩阵，从而得到旋转矩阵；

22、步骤s205，将旋转矩阵左乘实际参考坐标得到旋转后的实际参考坐标；

23、步骤s206，将设计参考坐标减去旋转后的实际参考坐标得到三维实际坐标的平移向量，将旋转矩阵左乘三维实际坐标后再与平移向量相加求和，从而得到不同三维实际坐标对应的修正实际坐标。

24、进一步地，所述步骤s2还包括如下子步骤：

25、步骤s207，通过距离公式计算得到任一修正实际坐标与不同三维设计坐标之间的欧氏距离，遍历比对对应修正实际坐标与不同三维设计坐标之间的欧氏距离，得到欧氏距离最小值，并将欧氏距离最小值对应的三维设计坐标记为对应修正实际坐标的特征设计坐标；

26、步骤s208，获取不同特征设计坐标处的单位法向量，将修正实际坐标减去特征设计坐标后与单位法向量进行点积运算并取平方，得到修正实际坐标与特征设计坐标处的特征距离；

27、以此类推，计算得到不同修正实际坐标与对应特征设计坐标处的特征距离；

28、步骤s209，将不同特征距离相加求和，得到首次对齐后待识别横梁对应实际面形与理论面形的综合特征距离；

29、步骤s210，重复从实际面形表面不同位置处选取三个对齐位置，并计算得到对齐位置处的实际参考坐标与设计参考坐标，同时重复步骤s201-步骤s209计算得到每次对齐后实际面形与理论面形的综合特征距离。

30、进一步地，所述步骤s3中的分析过程包括如下子步骤：

31、步骤s301，遍历比对每次对齐后实际面形与理论面形的综合特征距离，得到综合特征距离最小值，并提取依据综合特征距离最小值进行对齐后的所有修正实际坐标；

32、步骤s302，将修正实际坐标减去特征设计坐标后与单位法向量进行点积运算，得到实际面形与理论面形表面不同位置处的面形偏差值。

33、进一步地，所述步骤s3中的分析过程还包括如下子步骤：

34、步骤s303，获取实际面形与理论面形表面不同位置处的参考偏差区间，并将面形偏差值与参考偏差区间进行比对；

35、若实际面形与理论面形表面所有位置处的面形偏差值均属于参考偏差区间内，则不进行任何操作；

36、若实际面形与理论面形表面存在任一位置处的面形偏差值不属于参考偏差区间内，则将对应位置记为实际面形表面的面形偏差位置；

37、步骤s304，选取任一面形偏差位置作为识别中心，将识别中心上下左右四个位置记为四邻域，将识别中心左上、左下、右上与右下四个位置记为对角邻域，将识别中心上下左右、左上、左下、右上与右下八个位置记为八邻域，将识别中心四邻域内的面形偏差位置记为第一偏差位置，将识别中心对角邻域内的面形偏差位置记为第二偏差位置。

38、进一步地，所述步骤s3中的分析过程还包括如下子步骤：

39、步骤s305，若识别中心的八邻域位置内不存在第一偏差位置，且不存在第二偏差位置，则将对应识别中心记为实际面形表面的点偏差位置；

40、若识别中心的八邻域位置内存在第一偏差位置，但不存在第二偏差位置，则使用直线连接识别中心与第一偏差位置，并将对应直线记为实际面形表面的直线偏差轨迹；

41、若识别中心的八邻域位置内不存在第一偏差位置，但存在第二偏差位置，则使用直线连接识别中心与第二偏差位置，并将对应直线记为实际面形表面的直线偏差轨迹；

42、若识别中心的八邻域位置内存在第一偏差位置，且存在第二偏差位置，则进入步骤s306；

43、步骤s306，若存在任一第二偏差位置与两个第一偏差位置相邻，则将对应第二偏差位置、第一偏差位置与识别中心组成的区域记为实际面形表面的面偏差子区域；

44、若不存在任一第二偏差位置与两个第一偏差位置相邻，则使用直线将对应第一偏差位置、第二偏差位置与识别中心进行连接，并将对应直线记为实际面形表面的直线偏差位置；

45、步骤s307，选取不同面形偏差位置作为识别中心，并重复步骤s305-步骤s306分析得到实际面形表面的多个点偏差位置、直线偏差轨迹与面偏差子区域。

46、进一步地，所述步骤s3中的分析过程还包括如下子步骤：

47、步骤s308，获取实际面形表面的面偏差子区域，若存在任意相邻的面偏差子区域，则将相邻面偏差子区域所组成的区域记为面偏差总区域；

48、若不存在任一相邻的面偏差子区域，则将面偏差子区域作为面偏差总区域；

49、以此类推，分析得到实际面形表面的多个面偏差总区域；

50、步骤s309，将面偏差总区域、直线偏差轨迹与点偏差位置统一记为实际面形表面的面形偏差区域。

51、进一步地，所述步骤s4中的分析过程包括如下子步骤：

52、步骤s401，获取不同面形偏差位置处的面形偏差值，并将面形偏差值与零进行比对；

53、若面形偏差值大于零，则将对应面形偏差位置处的偏差类型记为凸起偏差；

54、若面形偏差值小于零，则将对应面形偏差位置处的偏差类型记为凹陷偏差；

55、步骤s402，将面形偏差区域内不同面形偏差位置处的偏差类型、面形偏差值与对应修正实际坐标进行关联，关联得到面形偏差区域不同位置处的偏差数据。

56、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

57、1、本发明首先对待识别横梁对应实际面形表面对齐位置的坐标进行分析，从而得到实际面形表面对齐位置的实际参考坐标与理论面形表面对齐位置的设计参考坐标，而后将实际面形与理论面形进行多次对齐，并对每次对齐后实际面形与理论面形之间的偏差进行分析，从而分析得到待识别横梁对应实际面形与理论面形的综合特征距离，本发明实现对实际面形与理论面形之间综合特征距离的有效分析；

58、2、本发明还依据综合特征距离对实际面形表面不同位置处的面形偏差进行分析，分析得到实际面形表面的面形偏差区域，接着依据面形偏差值对面形偏差位置处的偏差类型进行分析，分析得到面形偏差区域不同位置处的偏差数据，本发明实现对高强钢顶盖横梁冲压面形对应偏差的准确识别。