磁流变抛光回转对称非球面工件精确自定位

发布时间：2021-07-07 16:00

　　为解决磁流变抛光中回转对称非球面工件的高效率精确自定位问题,提出了基于迭代最近点的改进两级定位方法。根据磁流变抛光特性和恒浸深控制要求,确定了磁流变抛光工件非调平自定位原理。针对经典迭代最近点算法应用于回转对称非球面工件定位存在解不唯一及计算效率低的问题,构建初始迭代矩阵实现了位姿唯一的指定性匹配,并提出了空间垂直映射方法,减小匹配点云的规模,提高了计算效率。以此为基础,提出了改进后的两级迭代最近点精确定位方法。最后,以Φ100 mm凹形抛物面熔石英工件为对象进行了抛光实验。实验结果表明:改进两级精确定位方法满足磁流变抛光的定位要求,定位精度在多次实验中均优于9μm,平均定位时间为7.3 min,在保证定位精度的同时提高了工件的定位效率。 

【文章来源】：光学精密工程. 2020,28(03)北大核心EICSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

磁流变抛光示意图

磁流变抛光中工件位姿精确定位由对刀工艺实现。基本对刀工艺过程包括调平、找正和位姿测量。利用高精密位移传感器,对调平及找正后的工件位姿进行在位测量,计算工件几何特征点坐标,并以此为坐标原点建立工件坐标系。对于回转对称非球面工件,通常以加工面回转对称中心线交点(顶点)为特征点。如图2所示,以凹抛物面为例,所测加工面顶点为工件坐标系原点,建立了与机床坐标系O-XYZ平行的工件坐标系Os-XsYsZs。进行磁流变抛光工艺规划时,为便于非球面各点位置的解析计算,通常会根据工件形状特征建立理想姿态下的工艺坐标系,且抛光过程中,将上述对刀过程所建立的工件坐标系与工艺坐标系视为重合。因此,找正与调平能够保证工件位姿与理想位姿一致。未进行工件找正及调平时,工件实际位姿与理想位姿存在偏差。由刚体变换理论[23]可知,在相同的机床坐标系下,工件理想位姿可由实际位姿进行刚体变换得到。对工件表面任意点,假设理想位姿下机床坐标为(xid,yid,zid),实际位姿下机床坐标为(xre,yxre,zxre),则存在刚体变换矩阵Ttr,使:

由于工件具有回转对称特性,工件表面的测点无法实现绕机床Z轴旋转角度γ的精确定位,理论上任意匹配结果绕机床Z轴旋转任意角度得到的变换矩阵,均能实现测量点云与理想点云的精确匹配,γ的匹配结果取决于初始旋转矩阵的设定。图3所示为同组目标点云与测量点云在不同迭代初始矩阵下得到的结果。3.1.2 计算效率低

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
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本文编号：3269929