High-speed milling
High-speed machining is an advanced manufacturing technology, different from the traditional processing methods. The spindle speed, cutting feed rate, cutting a small amount of units within the time of removal of material has increased three to six times. With high efficiency, high precision and high quality surface as the basic characteristics of the automobile industry, aerospace, mold manufacturing and instrumentation industry, such as access to a wide range of applications, has made significant economic benefits, is the contemporary importance of advanced manufacturing technology. For a long time, people die on the processing has been using a grinding or milling EDM (EDM) processing, grinding, polishing methods. Although the high hardness of the EDM machine parts, but the lower the productivity of its application is limited. With the development of high-speed processing technology, used to replace high-speed cutting, grinding and polishing process to die processing has become possible. To shorten the processing cycle, processing and reliable quality assurance, lower processing costs.
1 One of the advantages of high-speed machining
High-speed machining as a die-efficient manufacturing, high-quality, low power consumption in an advanced manufacturing technology. In conventional machining in a series of problems has plagued by high-speed machining of the application have been resolved.
1.1 Increase productivity
High-speed cutting of the spindle speed, feed rate compared withtraditional machining, in the nature of the leap, the metal removal rate increased 30 percent to 40 percent, cutting force reduced by 30 percent, the cutting tool life increased by 70% . Hardened parts can be processed, a fixture in many parts to be completed rough, semi-finishing and fine, and all other processes, the complex can reach parts of the surface quality requirements, thus increasing the processing productivity and competitiveness of products in the market.
1.2 Improve processing accuracy and surface quality
High-speed machines generally have high rigidity and precision, and other characteristics, processing, cutting the depth of small, fast and feed, cutting force low, the workpiece to reduce heat distortion, and high precision machining, surface roughness small. Milling will be no high-speed processing and milling marks the surface so that the parts greatly enhance the quality of the surface. Processing Aluminum when up Ra0.40.6um, pieces of steel processing at up to Ra0.2 ~ 0.4um.
1.3 Cutting reduce the heat
Because the main axis milling machine high-speed rotation, cutting a shallow cutting, and feed very quickly, and the blade length of the workpiece contacts and contact time is very short, a decrease of blades and parts of the heat conduction. High-speed cutting by dry milling or oil cooked up absolute (mist) lubrication system, to avoid the traditional processing tool in contact with the workpiece and a lot of shortcomings to ensure that the tool is not high temperature under the conditions of work, extended tool life.
1.4 This is conducive to processing thin-walled parts
High-speed cutting of small cutting force, a higher degree of stability, Machinable with high-quality employees compared to the company may be very good, but other than the companys employees may Suanbu Le outstanding work performance. For our China practice, we use the models to determine the method of staff training needs are simple and effective. This study models can be an external object, it can also be a combination of internal and external. We must first clear strategy for the development of enterprises. Through the internal and external business environment and organizational resources, such as analysis, the future development of a clear business goals and operational priorities. According to the business development strategy can be compared to find the business models, through a comparative analysis of the finalization of business models. In determining business models, a, is the understanding of its development strategy, or its market share and market growth rate, or the staff of the situation, and so on, according to the companies to determine the actual situation. As enterprises in different period of development, its focus is different, which means that enterprises need to invest the manpower and financial resources the focus is different. So in a certain period of time, enterprises should accurately selected their business models compared with the departments and posts, so more practical significance, because the business models are not always good, but to compare some aspects did not have much practical significance, Furthermore This can more fully concentrate on the business use of limited resources. Identify business models, and then take the enterprise of the corresponding departments and staff with the business models for comparison, the two can be found in the performance gap, a comparative analysis to find reasons, in accordance with this business reality, the final identification of training needs. The cost of training is needed, if not through an effective way to determine whether companies need to train and the training of the way, but blind to training, such training is difficult to achieve the desired results. A comparison only difference between this model is simple and practical training.
1.5 Can be part of some alternative technology, such as EDM, grinding high intensity and high hardness processing
High-speed cutting a major feature of high-speed cutting machine has the hardness of HRC60 parts. With the use of coated carbide cutter mold processing, directly to the installation of a hardened tool steel processing forming, effectively avoid the installation of several parts of the fixture error and improve the parts of the geometric location accuracy. In the mold
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CAD基于模型的智能巡检规划
三坐标测量机
摘要：随着企业间的市场竞争生长集中和对高质量产品的需求迅速增加，产品的质量检查和控制已成为制造中最重要的问题之一，并且提高工作效率和检查的准确性也成为了每个企业必须解决的问题之一。它正确地检查产品质量之前建立合理检查规划的部分就显得尤为重要。传统的检测方法已经很难满足对速度和现代制造业的精度要求，所以基于CAD计算机辅助检测规划（CAIP）系统的坐标测量机（CMM）应运而生。在本文中，算法自适应采样和无碰撞检测路径生成建议，针对CAD模型为基础的检验规划坐标测量机（CMM）。首先，使用步骤自适应细分和迭代的方法，指定数量的取样点分布均匀会自动生成。然后，它生成的初始路径被规划根据参数的每个点的权重之和的值的测量点的检查顺序，并检测碰撞通过构建探针扫过容积的表面和部分表面之间的部分的线条，与轴对齐包围盒（AABB）滤波来提高检测效率。对于相撞路径段，它实现防撞首先针对可能的外圈的功能，然后在其他碰撞，的量，障碍物回避动作计划与启发式规则，并结合一个设计扩大的轴对齐包围盒来设置障碍避免点。计算机实验结果表明，该算法可以计划采样具有较强适应性的，不同于一般表面的复杂性点的位置，并在很短的时间内产生有效的最佳路径，有效避免碰撞。
1 绪论
随着中国机械制造业的快速发展，对产品质量的控制也越来越严格，以及高速检测高精度，自动化，智能化已经成为不可阻挡的趋势。速度和传统的方法在尺寸检查精度一直是现代化的生产线效率的严重瓶颈。为了克服这些瓶颈，基于CAD的计算机辅助检测规划（CAIP）系统[1,2]提出了与坐标测量机（CMM）[3]是关键设备。
加工零件与CMM的检查是通过测量取样部分的元素，即测量的一组对应于在检测路径的顺序对零件表面测量元件，预置离散采样点，然后用测量进行分析和计算，主要进行数据，以获得检查结果。因此，如何从现代检测技术的需求实现零件的准确的检查，同时尽量减少检查时间和成本，我们需要做深入的研究，取样点分布和路径规划，这具体是指测序测量的优化问题点和冲突检测和冲突避免的问题，以确保检查的安全性。
2 审查相关工作
2.1采样策略
优化配置分配为取样点是点位于具有最小数目，从而得到最小的测量误差和满足测量精度要求[4].取样策略可以分为两类，分别为基于一般表面（所有类型的规则的几何面）和基于自由曲面。目前，有在取样多的研究与自由曲面[5，6]的表面轮廓的检验，并且曲率是要考虑的最重要因素。与此相反，也有在取样与一般表面，其是在本文中被研究相对较少的研究，并在共同的取样策略[7-13]包括：定期偶数取样，随机抽样，数基于序列的采样和潜在基于现场取样。
作为一个基本的和常用的抽样方法，经常甚至采样定位点以相等的步骤或用于测量所述相关元素等于参数区间，且分布规律性是显而易见的。范等人[7]，进行了简单的分析为经常均匀分布在一个平的面4的测量点和在圆筒形或圆锥面8个测量点，但并没有做了深入的分析，对于其他点数目。卡佩罗等人[8]，研究了数和采样点的位置和半径和圆形轮廓与最小二乘法的中心的位置的估计值的误差之间的关系，并且也有分布的采样点均匀。然而，这种方法只适用于圆形轮廓的测量。
随机抽样确定的采样点与由系统或用户提供的随机函数的分布。亨廷顿等人[9]，提出了两种技术来改善随机抽样的一个变体的方法，性能 - 拉丁超立方采样，并改善了相对点分布的均匀性，以纯随机取样的结果。
号序列为基础的采样方法来计算的采样点的坐标，从在数论的数字序列，并能始终实现更好的点分布。 李等人[10]，开发了基于特征的抽样方法，它集成了哈默斯利顺序和分层抽样得出的抽样策略不同的几何特征，如圆形的功能面，圆锥面的特征和功能的半球面，和比较结果表明，哈默斯利序列取样策略导向本近二次减少与偶数取样的方法相比采样点的数量，同时保持精度的相同的水平。 RAGHUNANDAN等人[11]，所用的哈默斯利序列来确定点的位置，并根据该实验，研究了检查用平面度误差的评价精度的表面粗糙度的影响。董等人[12]研究了哈尔顿顺序采样战略三角形平面，实验结果表明，它是在取样点分布的随机抽样的策略为佳。
势场为基础的取样方法[13]的计划样本空间成一势场的空间，而在采样点都在空间的颗粒，并且还具有作用在相邻的采样点的潜在字段。在势场力的作用下的负电位梯度方向的每一点移动。最后所有点处的平衡位置和总势能是最低的，这是在采样点位置规划的最终结果。
2.2路径规划
最佳的检查路径应该是一个将沿探针在最短的长度或最短的时间内走遍所有连接所有的测量点和避开障碍物不同的路径之一。在理论上，它可以如下获得：首先，要求任何两个测量点之间的最短无碰撞路径;然后，采用类似旅行商问题（TSP）求解规划的最优顺序没有发生碰撞。然而，部分需要由探头也防碰撞接触，因此它不能被认为仅仅是一个简单的障碍，以避免。此外，还存在不同的AB探测的角度和形状复杂的不同部分。所以，最短无碰撞路径连接的所有测量点的空间是特别难以找到。现在，存在主要有两种方法用于路径规划：（1）规划的最优检查序列首先，然后确定由碰撞检测的路径的可行性;如果碰撞被发现，一些策略将被采用以避免障碍物[3，5，7，14]。 （2）表格设置非干扰点，从而得到任意两点之间的所有无碰撞路径首先通过在该空间中搜索特定的点的直接接入点的初始化，然后找到连接所有测量的最短路径点[15，16]。很显然，这两种方法都基于检验序列规划，并与碰撞检测和防撞并入。
2.2.1检验序列规划
为检测路径规划，目前的研究主要集中在检查序列规划和TSP算法[17]，主要采用为溶液，如最近邻法[18]，遗传算法[19]，神经网络，模拟退火，等等。虽然大多数方法纯粹考虑最短距离点分布，而忽略了探头的旋转和碰撞，一般只能找到近似最优的解决方案，但他们已经奠定了路径规划的基础。
2.2.2碰撞检测
碰撞检测可分为静态干扰检测和动态碰撞检测。作为动态碰撞检测的基础，静态检测主要是用于检查干扰，以便确定是否点可以通过探针来测量。根据从实体模型表示的不同，静态算法主要可分为两种方法，分别基于B-REP / CSG模型和分层模型[20，21]，密钥，以提高计算效率，以减少数对于干扰测试元素。根据不同的判断方法为干扰检测，这两种方法可将上述两分为两类，分别基于距离计算[22]和相交/重叠测试[20]。 LIMAIEM等人[14]，通过使用八叉树分解的一组笛卡尔拖曳检查重叠试验和部件，探针和对象的近似的静电干扰。
动态碰撞检测主要是用于检查移动路径的安全性，并划分成离散的碰撞检测和连续碰撞检测。离散算法的样本路径，在一些预设的一步，请与静电干扰检测每个采样配置。但它不能保证每当之一发生来检测碰撞，并尝试通过精炼沿慢检查路径的结果的取样步骤，以增加它的可靠性。自适应变步骤[23]的使用可以减少检查时间并提高可靠性在一定程度上。连续碰撞检测认为，动态运动过程。扫过容积的方法[24]，这是最常用的算法之一，所述的基本思想是由物体的运动扫过的容积，必须互不干涉，静态如果存在，而所述移动物体时发生了冲突，所以没有碰撞将被错过。但是，这种方法也有一些缺点，例如Be缺乏实时信息，扫过容积为对移动物体可能重叠即使当对象不发生碰撞等所以，当这个方法被用于其适用性，应考虑。 AINSWORTH等人[5]，简化了工作容积是触笔球体中心的轨迹线，并检测出碰撞通过检查的轨迹线和自由曲面由探针球体半径偏移之间的交叉。范等人[7]，还通过构建扫过容积，并确定它是否相交的部分检查碰撞。 LIMAIEM等人[14]，并结合离散算法与扫过容积盒进行滤波，和所使用的重叠测试，以检查碰撞。林等人[25]，所使用的光线跟踪技术来检查碰撞，其原理是基于B-REP模型，扫过相似的容积和所述部分之间的相交测试。
2.2.3避碰
防撞往往结合碰撞检测，以确定避障点或重新检查计划避障路径。有不同的方法来避免碰撞，根据两种方法检测路径的规划。第一种方法通常被结合扫过容积的方法来判断路径，其中，所述策略避障是主要问题的可行性。一般来说，对于不同的探针份障碍物回避策略是不同的[1]：用于探针基和Z柱，该策略为避开障碍物，主要是为了提高探针旋转的长度，探针杆主要是改变探头的方向和用于指示笔球体主要是为了插入中间运动点绕过障碍。
对于第二个方法中，主要的问题是设置在不干涉点，这主要是由构成的障碍“的顶点的确定，点以外的障碍，随机采样的点等。离散碰撞检测通常与这种方式获得了一系列的指定点的直接接入点。配置空间的方法和路线图的方法有两种常用的方法。基于启发式规则和随机抽样，SPTIZ等人[15]，构建了在自由空间中的路线图和组合的TSP算法解决的检查路径。然而，路线图的节点被插入相对随机的路径规划器不是很厉害，从而导致该方法可能无法找到一个路径，即使存在一个或找到一个较长的路径。 陆等人[16]用遗传算法规划了一系列的“假点”和测量点的最佳路径，但并没有拿出如何让设置不干涉假人点。
3 算法原理框架
其中在一般表面有四个取样策略，除了随机抽样这常常是无法产生均匀分布的采样点，使测量不一致的处理的四个采样策略，其他三种方法都产生采样点均匀分布。因此，对于采样点分布的基本要求是，点应均匀分布在表面上。另外，障碍物，孔和边界上的点存在和无障碍的影响也应该考虑。在这里，我们总结出以下四个分布的要求：（1）取样点应均匀分布尽可能，以及它们之间的距离应该是一致的尽可能; （2）取样点应尽可能传播，并覆盖以确保检查的质量的整个表面上;应避免（3）取样点为位于那里的点不能被测量或访问，如孔等的区域; （4）应当避免取样点过于靠近的表面，障碍和孔的边界。
KIM等人[26]，将所述采样结果为平直度测量与四个取样的策略相比较（甚至取样，随机取样，哈默斯利序列采样和哈尔顿-萨伦巴顺序采样），以及五个不同样本大小，并且观察表明，任何一个抽样方法可能不是在所有情况下的最佳解决方案，同时在考虑平直度的检查精度和最短路径的CMM。另外，数字序列为基础的取样方法通常只能被施加到采样为连续表面，并且几乎不可能被用于工件的检查具有大量不连续的表面;势场为基础的采样方法需要过于复杂的计算，只考虑了最近的障碍物和最接近采样点的电位领域。此外，该障碍物的势场的确定在很大程度上取决于它的确切的描述和最近距离，这是非常难以实现的精确计算。
所以，针对上述的采样方法的局限性，一种方法是设计在本文中打算采样点“分布的一般表面（连续或不连续）规则的几何元素的测定，与考虑的4个分配要求。该方法首先生成初始采样点在常规的均匀分布与原始抽样的步骤，然后用平分自适应细分步骤，直到点的指定数目得到。另外，每个步骤细分与适应的表面特性进行的，以使各点被尽可能均匀地分布，并避免其中的点不能被测量或访问的[27]的区域。整个采样规划分为两类：基于边缘的采样和面部基于采样的几何元素的测量。
毕竟点已经找到，然后他们应计划检查路径。在本文中，我们采用了路径规划的第一种方式：生成由检验序列规划在同一个探头方向测量各点的初始路径，然后修改与碰撞检测和碰撞回避的道路。由于采样点，得到的采样方法设计有规则地分布，如网格，该序列规划点可以正好在排和列的方式进行，并且路径规划的焦点是碰撞的问题。
扫过容积的方式结合静态干涉检测被用于碰撞检测如下：（1）探针的主要直线移动从而简化扫过容积的结构; （2）零件几乎固定的位置之后，因此，必须有一个碰撞，如果容积与部件重叠。在本文中，扫过容积的方式被修改，以提高检测效率：直接通过确定扫过容积和部分的模型之间的重叠区域碰撞检测实现不（的计算是复杂和费时的，其结果取决于该模型的表示），但通过构建扫过容积的表面和部分的CAD模型的每个遍历面之间部分的线条，与轴对齐包围盒（AABB）过滤，以减少计算的复杂性。
为了避免冲突，我们的研究重点是避障策略手写笔领域，即移动插入点。但是，也有一些方法来确定插入的点的位置和数量，最只提出了一些特殊的形状和具有普遍性差，如固定的分离的方法和的避障点外固定数量的方法-circle特征[3]，和光线追踪与搜寻方法为简单棱柱实体[25]。而且，许多方法[15，16，25]确定要由所访问的障碍物回避点仅考虑点，没有探针取向，这实际上是因为，在某些位置处点是不可能的非常危险的位置探头下的电流探头的方向。所以，探针取向是在我们的研究避免碰撞到被认为是一个主要因素。在本文中，防撞首先瞄准可能存在的外圈的功能，然后在其他功能一般碰撞。对于前者，我们采用的障碍物避免与一些修改，根据两个相邻测量点之间的中心角度的值，插入点（S）的数量是不同的固定号码的方法，并设计一个临界中心角以确定是否需要冲突避免。此外，向量代数方法被用来取代等式方法，以方便编程进行计算。对于后者，基于所述探针定位，启发式规则被设计来确定障碍物回避点与设计膨胀AABB（EAABB）。最后，无碰撞检测路径被生成。
检查规划算法原理的框架示于图。1。
4 在一般表面采样规划
4.1 基于一般表面边缘采样
基于边缘采样通常计划的直线，圆和椭圆形的测量。对于实际的边缘测量，如果边缘是直接触及由探头触针，测量误差将是巨大的。常规的方法是测量上边缘安装面一定距离/深度远离边缘的一些点，然后投影点的工作平面或功能平面的检验结果的计算
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