1.一种自由曲面几何自适应加工方法,其特征在于,包括:获取自由曲面工件的CAD模型,基于所述CAD模型生成毛坯工件的加工路径和测量信息,其中,所述测量信息包括所述毛坯工件的多个目标测点;基于所述测量信息向三坐标测量机发送测量控制指令,对装夹于数控机床的基于所述加工路径得到的所述毛坯工件进行测量,获得各所述目标测点的三坐标数据P me ;根据所述CAD模型和P me 对所述毛坯工件的加工精度进行判断,当所述加工精度小于预设阈值,获取所述自由曲面工件的理想半精加工CAD模型,并在所述CAD模型和所述理想半精加工CAD模型中间构建镜面M m ,基于P me 和M m 获取各P me 对应的反射点坐标数据P com ,基于所有P com 获得误差图谱,并采用所述误差图谱作为精加工路径;基于所述精加工路径向所述数控机床的刀具发送精加工控制指令,对所述毛坯工件进行精加工得到所述自由曲面工件。
2.如权利要求1所述的自由曲面几何自适应加工方法,其特征在于:所述CAD模型为位于参数空间的曲面模型S(u,v),所述参数空间包括主方向和与所述主方向正交的正交方向,u代表S(u,v)在所述参数空间的主方向参数,v代表S(u,v)在所述参数空间的正交方向参数。
3.如权利要求2所述的自由曲面几何自适应加工方法,其特征在于,所述基于所述CAD模型生成毛坯工件的加工路径和测量信息,包括:基于S(u,v)生成对应的毛坯工件的所述加工路径,包括粗加工路径和半精加工路径;基于预设目标测点数量N对S(u,v)进行目标测点的规划;基于规划好的多个所述目标测点进行测量路径的规划,其中,所述测量路径为所述三坐标测量机对所述毛坯工件在测量过程中依次经过多个所述目标测点的移动路径;其中,所述测量信息还包括所述测量路径。
4.如权利要求3所述的自由曲面几何自适应加工方法,其特征在于,所述基于预设目标测点数量N对S(u,v)进行目标测点的规划,包括:将S(u,v)在所述参数空间内离散为n条曲线S(u i ,v)或S(u,v i ),其中,i=1,2,……n,n为大于1的整数;将N个所述目标测点均匀分布于所述n条空间曲线,其中,对于每一条空间曲线,有t个所述目标测点;其中,所述目标测点包括所属空间曲线上的锚点和均匀点,所述锚点包括空间曲线的端点和极值点,所述均匀点在空间曲线的位置为p 0 ,其中t为大于1的整数,N=tn;获取每一个所述锚点的高斯曲率g(u,v),并基于所有锚点的高斯曲率进行归一化处理,得到各个所述锚点对应的归一化高斯曲率g k ;根据所述归一化高斯曲率g k ,分别对每个所述均匀点的初始位置进行更新,获取每个所述均匀点对应的最终位置;将所有锚点的位置和所有均匀点的最终位置作为所述目标测点的位置。
5.如权利要求4所述的自由曲面几何自适应加工方法,其特征在于,所述根据所述归一化高斯曲率g k ,分别对每个所述均匀点的初始位置进行更新,获取每个所述均匀点对应的最终位置,包括:进行一轮或者多轮迭代,以最后一轮中的最后一次迭代获得的每个所述均匀点对应的位置作为所述最终位置,其中,每一轮迭代最多包括A次迭代,所述每一轮迭代对应的超参数β不相同,所述每一轮迭代包括以下步骤:设置当前轮对应的所述超参数β;根据所述超参数β和所述归一化高斯曲率g k 进行所述当前轮对应的B次迭代,其中,1≤B≤A;其中,如果在所述当前轮的第B次迭代中,当前公差首次小于公差阈值,则将所述当前轮作为所述最后一轮,将该次迭代作为所述最后一次迭代;如果直到所述当前轮的第A次迭代,所述当前公差仍不小于所述公差阈值,则进行下一轮迭代。
6.如权利要求5所述的自由曲面几何自适应加工方法,其特征在于,所述根据所述超参数β和所述归一化高斯曲率g k 进行所述当前轮对应的B次迭代,包括:将B设置为1,进行第B次迭代,其中每一次迭代包括以下步骤:根据所述当前轮对应的所述超参数β和所述归一化高斯曲率g k 分别获取每个所述均匀点对应的当前位置p j ,其中,所述当前位置p j 基于所述当前轮的上一次迭代获取的上一位置p j-1 计算,所述当前轮的第一次迭代时的所述上一位置p j-1 为p 0 ;根据所有所述均匀点的当前位置p j 和所有锚点的位置进行曲面重构,获取当前曲面;根据所述当前曲面和S(u,v)计算所述当前公差,并判断所述当前公差与所述公差阈值的关系,当所述当前公差不小于所述公差阈值且B小于A,进行所述当前轮的下一次迭代,B增加1,将每个所述均匀点的当前位置p j 作为所述当前轮的下一次迭代的所述上一位置p j -1 。
7.如权利要求6所述的自由曲面几何自适应加工方法,其特征在于,所述根据所述当前轮对应的所述超参数β和所述归一化高斯曲率g k 分别获取每个所述均匀点对应的当前位置p j ,包括:将每个所述均匀点分别作为当前均匀点,进行以下操作:确定与所述当前均匀点的上一位置p j-1 最近的Z个锚点P z ,其中,Z≥2,z=1,……Z;分别获取p j-1 到所述Z个锚点P z 的参数距离d z 、所述当前均匀点分别指向所述Z个锚点P z 的参数向量 所述Z个锚点P z 分别对应的归一化高斯曲率g z ;根据公式 计算当所述当前均匀点的所述当前位置p j 。
8.如权利要求2所述自由曲面几何自适应加工方法,其特征在于,所述基于P me 和M m 获取各P me 对应的反射点坐标数据P com ,包括:根据S(u,v)上的任一点P f 确定该点对应的所述主方向参数u f 和所述正交方向参数v f ;在所述理想半精加工CAD模型上获取对应点P s ,其中P s 的所述主方向参数和所述正交方向参数分别为u f 和v f ;利用公式 获取S(u,v)的构造向量n;对于每一个P me 分别执行如下操作:将该P me 沿所述构造向量n向所述镜面M m 延伸,获取延伸方向与所述镜面M m 的交点P m ;获取该P me 与P m 的距离D m ;利用公式P com =P me -2D m ·n获得该P me 对应的所述反射点坐标数据P com 。
9.如权利要求1所述自由曲面几何自适应加工方法,其特征在于,所述基于所有P com 获得误差图谱,并采用所述误差图谱作为精加工路径,包括:基于所有P com 进行曲面插值重构,获得所述误差图谱,并采用所述误差图谱作为所述精加工路径。
10.一种自由曲面几何自适应加工装置,包括处理器和存储器,其特征在于:所述存储器,用于保存自由曲面几何自适应加工程序;所述处理器,用于读取所述自由曲面几何自适应加工程序,并进行如权利要求1-9任一项所述的自由曲面几何自适应加工方法。