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虚拟齿轮测量中心触测算法及工件模型预处理

发布时间:2018-10-05 10:49
【摘要】:虚拟齿轮测量中心是采用虚拟技术以真实齿轮测量中心为原型开发的一套软件系统,主要用于完成真实齿轮测量中心的运动和测量过程仿真及数据处理与分析,可针对采用三角面片构建的虚拟工件进行碰撞检测。在碰撞检测过程中,原有的遍历式扫描检测算法需计算测头相对于组成工件的每个三角面片的距离,碰撞检测时间过长,碰撞检测速度与测量运动速度不匹配,从而导致测量结果存在粗大误差甚至系统死机现象。针对上述问题,为了提高碰撞检测速度,本文提出了工件模型分区预处理+遍历式扫描检测的方法。该方法在碰撞检测前将工件模型划分成多个区域,碰撞检测过程中先进行测头和各个区域的相交测试,在相交区域中利用遍历式扫描算法进行碰撞距离计算,并返回正确的触测矢量。首先,通过分析经典小方块体素剖分法,针对回转体工件的特性提出了小扇区体素剖分工件模型预处理方法。接着,针对虚拟齿轮测量中心采样数据不同步问题,进行了多通道数据采样同步性设计。其次,进行了扇区搜索+遍历式扫描算法的程序设计,分析了算法评测需求,编制了算法评测软件,通过构建圆棒、齿轮等回转体工件模型,进行了算法可行性、算法效率及扇区体素剖分系数优选等评测实验,通过实验验证了算法设计的可行性和正确性。最后,对整个虚拟齿轮测量中心进行了实例仿真,完成了零点校正与分析,不同精度的渐开线样板仿真测量和误差分析。最终实现了渐开线齿轮齿廓、螺旋线及齿距项目的仿真测量,为以后开展齿轮测量中心的误差传递机理分析以及复杂工件测量程序开发等工作奠定了良好基础。
[Abstract]:Virtual gear measuring center is a set of software system developed with virtual technology based on real gear measuring center. It is mainly used to simulate the motion and measurement process of real gear measuring center and to process and analyze the data. Collision detection can be carried out for the virtual workpiece constructed by triangulation. In the process of collision detection, the original ergodic scan detection algorithm needs to calculate the distance between the probe and each triangular surface of the workpiece, the collision detection time is too long, and the speed of collision detection does not match the velocity of measurement. This results in gross error and even system crash. In order to improve the speed of collision detection, an ergodic scan detection method for workpiece model preprocessing is proposed in this paper. Before collision detection, the workpiece model is divided into several regions. In the process of collision detection, the intersection of the probe and each region is tested, and the collision distance is calculated by traversal scanning algorithm in the intersection region. And return the correct touch vector. Firstly, based on the analysis of the classical small block voxel partition method, a preprocessing method of the small sector voxel partition model is proposed for the characteristics of the rotary workpiece. Then, the synchronization design of multi-channel data sampling is carried out to solve the problem of synchronization of sampling data in virtual gear measurement center. Secondly, the program design of sector search traversal scanning algorithm is carried out, the algorithm evaluation requirements are analyzed, and the algorithm evaluation software is developed. The feasibility of the algorithm is carried out by constructing the workpiece model of rotary body, such as round bar, gear and so on. The feasibility and correctness of the algorithm design are verified by experiments such as the efficiency of the algorithm and the optimal selection of sector voxel partition coefficient. Finally, the simulation of the whole virtual gear measuring center is carried out, the zero correction and analysis, the simulation measurement of involute template with different precision and the error analysis are completed. Finally, the simulation measurement of involute gear tooth profile, helix and pitch is realized, which lays a good foundation for the analysis of error transfer mechanism of gear measuring center and the development of complex workpiece measuring program in the future.
【学位授予单位】:西安工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TG86

【参考文献】

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本文编号:2253098

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