基于五轴在机测量系统的测头半径补偿方法研究

发布时间：2017-10-07 18:37

  本文关键词：基于五轴在机测量系统的测头半径补偿方法研究

  更多相关文章： 在机测量 测头半径补偿 Delaunay三角网格划分 B样条曲面拟合

【摘要】：复杂曲面类零件在航空航天、造船及汽车工业等领域应用广泛,但是其加工和测量成本高、加工质量难以保证。在机测量是复杂曲面类零件测量的主要研究方向之一,在先进制造领域具有极其重要的作用,较传统的测量方法具有明显的优点。因此,研究基于五轴加工中心的在机测量系统,实现复杂曲面类零件的加工测量一体化,避免工件二次装夹,对于保证其加工质量有着重要的理论和现实意义。本文主要针对五轴在机测量系统中测头半径补偿精度不足,效率低下的问题,采用三角网格模型和曲面重构技术,提出了基于三角网格模型的测头半径补偿方法和基于三角网格与曲面重构的测头半径补偿方法,主要研究内容如下:(1)详细阐述了五轴在机测量系统的组成和工作原理,归纳并总结了影响在机测量系统测量精度的误差来源。对在机测量系统的主要误差来源进行了分类,全面分析了误差源对其测量精度的影响,为减小测量误差奠定了理论基础。(2)通过对现有测头半径补偿方法进行分析、评价和总结,提出了基于三角网格模型的测头半径补偿方法。通过Delaunay法对采样点进行三角网格划分,分别求出各三角面片的法矢,以含同一顶点的三角形法矢的加权平均值近似作为该采样点处测头运动轨迹曲面的法矢进行测头半径补偿。最后通过实例验证了该方法对曲率较小且法矢与xoy平面夹角较大的曲面,在采样密度较小的情况下,半径补偿精度能达到很高,可到微米级。(3)通过对基于三角网格模型的半径补偿方法进行分析,在曲面曲率较大或曲面法矢与xoy平面夹角较小时,需要很高的采样密度才能保证测头半径补偿误差很小,提出了基于三角网格和曲面重构的测头半径补偿方法。通过对采样点进行分类,接着对曲面曲率较大或曲面法矢与xoy平面夹角较小采样点集进行B样条曲面重构,以重构曲面的法矢对采样点进行测头半径补偿;对曲面曲率较小且曲面法矢与xoy平面夹角较大采样点集利用基于三角网格模型的测头半径补偿方法进行补偿,即完成了所有采样点的测头半径补偿。最后,通过仿真实验,证实该方法提高了测头半径补偿精度。
【关键词】：在机测量 测头半径补偿 Delaunay三角网格划分 B样条曲面拟合
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题研究背景及意义10-12
• 1.2 在机测量系统国内外研究现状12-16
• 1.2.1 在机测量系统硬件发展现状12-14
• 1.2.2 在机测量系统软件发展现状14-16
• 1.3 测头半径补偿研究现状16-18
• 1.4 课题研究内容18-19
• 第2章 五轴在机测量系统组成与误差来源分析19-30
• 2.1 五轴在机测量系统组成和工作原理19-22
• 2.1.1 五轴在机测量系统组成19-21
• 2.1.2 在机测量系统的基本原理和工作流程21-22
• 2.2 五轴在机测量系统主要误差来源分析22-29
• 2.2.1 机床机构误差23-25
• 2.2.2 力变形误差25-26
• 2.2.3 热变形误差26
• 2.2.4 测头测量误差26-28
• 2.2.5 测量方法误差28-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第3章 基于三角网格模型的测头半径补偿30-47
• 3.1 测头半径补偿原理30-31
• 3.2 测头半径补偿常用方法31-35
• 3.2.1 三点共圆法31-32
• 3.2.2 微平面法32-33
• 3.2.3 微球面法33-34
• 3.2.4 曲面拟合法34-35
• 3.3 基于三角网格模型的测头半径补偿方法35-40
• 3.3.1 基本原理35-36
• 3.3.2 Delaunay三角网格划分36-37
• 3.3.3 三角网格顶点法矢的计算37-40
• 3.3.4 测头半径补偿40
• 3.4 精度分析40-41
• 3.5 应用实例41-46
• 3.6 本章小结46-47
• 第4章 基于三角网格和曲面重构的测头半径补偿47-62
• 4.1 基本原理47-48
• 4.2 B样条曲线方程48-49
• 4.3 采样点数据插值及重采样49-54
• 4.3.1 B样条曲线反算50-53
• 4.3.2 数据点重采样53-54
• 4.4 B样条曲面方程54
• 4.5 B样条曲面重构54-57
• 4.5.1 节点矢量的确定54-56
• 4.5.2 反算控制顶点56-57
• 4.6 曲面法矢计算57-58
• 4.7 平缓曲面区域测头半径补偿58
• 4.8 应用实例58-61
• 4.9 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-67
• 致谢67

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 邵先能;50-160内径表可换测头的改制[J];上海计量测试;2001年03期

2 张德福;;用弓形测头测内孔壁硬度值[J];新技术新工艺;1984年01期

3 缪幼维;;平面测头研修法[J];计量技术;1989年11期

4 李平,王建华,来跃深,段广云;测微仪测头临界脱离频率的研究[J];工具技术;2004年12期

5 杨洪涛;蔡春梅;张炜;张晶;;基于微力测量的微纳米测头系统设计及优化[J];安徽理工大学学报(自然科学版);2012年02期

6 张德福;;用特制测头测组合阀壳体内孔硬度值[J];航空材料;1983年04期

7 水文;测量间断表面工件的气动测头[J];工具技术;1974年01期

8 张德福;用特制测头测组合阀壳体内孔硬度值[J];航空材料;1983年04期

9 罗政;三维触发式测头的标定与正确使用[J];工具技术;1992年05期

10 刘伯玉;;用圆球测头装置测内圆锥直径[J];计量技术;1992年03期

中国重要会议论文全文数据库 前6条

1 方倩;郭俊杰;;激光非接触式测头的研究与应用[A];制造技术自动化学术会议论文集[C];2002年

2 叶震宇;王国民;;触发式测头的动态直径小于静态直径的原因及校正测头要注意的问题[A];江苏省计量测试学会2006年论文集[C];2006年

3 刘勇;毕超;高英;张谭;房建国;;光学测头光束方向平面标定法的研究与应用[A];面向航空试验测试技术——2013年航空试验测试技术峰会暨学术交流会论文集[C];2013年

4 李春;刘书桂;;三坐标测量机的测头半径补偿与曲面匹配[A];中国仪器仪表学会第五届青年学术会议论文集[C];2003年

5 刘丽冰;桑宏强;陈英姝;田大伟;;用触发式测头实现工件在线监控[A];2005年中国机械工程学会年会论文集[C];2005年

6 卢明臻;高思田;杜华;崔建军;;大范围纳米结构测量系统原子力测头的研究[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集（二）[C];2007年

中国博士学位论文全文数据库 前8条

1 余惠娟;基于谐振模式的三维纳米测头触发方法研究[D];合肥工业大学;2015年

2 丁邦宙;基于光纤布拉格光栅的触发式三维测头研究[D];合肥工业大学;2011年

3 李源;MEMS压阻式三维微触觉测头及其在纳米测量机上的应用研究[D];天津大学;2007年

4 孙凤鸣;基于MEMS的阵列式扫描探针显微镜测头理论与技术研究[D];天津大学;2013年

5 赵健;面向复合式测量的自感应AFM测头开发与系统研究[D];天津大学;2011年

6 陈浩;光学式轴孔内径测量方法及关键技术研究[D];天津大学;2014年

7 王春;大型配对型面数字化制造技术的研究[D];大连理工大学;2002年

8 王洪波;转速衰减式粘度仪及相关技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王洋;三坐标测量机采样预测方法及测头补偿技术研究[D];东北大学;2014年

2 金宇;基于光学测头的车轴视觉测量技术研究[D];吉林大学;2016年

3 梁燕振;基于五轴在机测量系统的测头半径补偿方法研究[D];燕山大学;2016年

4 李雅宁;应用于曲轴测量的二维模拟测头设计[D];西安工业大学;2016年

5 郑智伟;光栅式二维扫描测头的研制[D];北京工业大学;2012年

6 韩欣;触发式光纤测头关键技术研究[D];北京工业大学;2012年

7 卢歆;三维微触觉测头校准装置的研究[D];中国计量学院;2012年

8 曾婷;基于坐标测量的石英音叉测头误差分析及标定[D];哈尔滨工业大学;2015年

9 李智;基于时间差法的光学共焦式测头[D];天津大学;2005年

10 林力;内径测量微型精密光学测头及其信号处理研究[D];天津大学;2010年

，

本文编号：989454