基于CMM复杂曲面测量的采样方法及测头半径补偿研究

发布时间：2017-05-13 04:13

  本文关键词：基于CMM复杂曲面测量的采样方法及测头半径补偿研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 自由曲线、自由曲面的测量是汽车、模具和螺旋锥齿轮加工等工业领域中一个非常重要的问题。如何对其进行有效的、高精度的检测,能否得到通用的检测方法和数据处理方法是一个难题。本文以油箱外壳为研究对象,利用GLOBAL STATUS575型海克斯康桥式三坐标测量机为实验平台进行测量试验,研究了测量路径的优化及测头半径补偿的问题。本文完成的主要工作如下: 1.论述分析了国内外自由曲面测量技术的研究现状、发展趋势和存在的问题。现有的采样方法对未知曲面的测量具有一定的局限性,比如采样点的分布不能完全体现曲面特性,采样点过多、不易实现实时测量等。而测头半径补偿研究的难点是,如何在保证测量速度的同时,提高实时补偿精度。 2.在对传统的自由曲面采样方法进行分析的基础上,提出了一种基于曲面自有特性的三次样条预测方法,通过已测点构建三次样条插值函数,确定采样点的数量及分布,并用Matlab软件进行测算。 3.应用三次样条预测方法实现对油箱部件表面的点触发测量,并将测得的点拟合成曲线。通过与10次多项式法采集的数据对比分析,证明应用三次样条预测方法指导曲面测量可提高预测精度和测量效率,并且使采样点的分布体现自由曲面的特征。 4.对油箱外壳进行完整的曲面测量规划实验,用Imageware软件对测得的点云数据进行预处理,实现曲面重建。 5.阐述了测头半径补偿原理,在分析已有的二维和三维补偿方法的基础上,提出了新的基于四点共球理论的微球面补偿方法。 6.应用微球面补偿方法,对已测得的油箱外壳数据进行半径补偿,通过与B样条曲面拟合补偿法进行分析比较,验证并其运量算小于B样条曲面拟合补偿法,更适合实时补偿。并且在自由曲面的曲率变化急剧时,补偿精度要高于B样条曲面拟合补偿法。 通过测算分析和测量规划实验证明,论文提出的基于三次样条插值的采样方法和基于四点共球理论的测头半径补偿方法实现了对自由曲面的测量优化,满足了使用要求,有一定的实际应用价值。
【关键词】：三坐标测量机 测量规划 采样方法 测头半径补偿
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH721
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 课题背景9-12
• 1.1.1 三坐标测量机概述9-11
• 1.1.2 三坐标测量机的发展方向11-12
• 1.2 国内外自由曲面测量技术的研究现状12-17
• 1.2.1 自由曲面测量方法的发展现状和存在的问题12-15
• 1.2.2 测量路径规划的相关研究15-16
• 1.2.3 测头半径补偿的相关研究16-17
• 1.3 课题的主要研究内容及意义17-18
• 1.3.1 本课题的主要研究内容17
• 1.3.2 本课题的研究意义17-18
• 第二章 测量路径与采样方法的优化设计18-33
• 2.1 理论测量路径的模型18-19
• 2.2 测量点的优化19-23
• 2.2.1 测量点的优化原则19-20
• 2.2.2 传统的采样方法分析20-23
• 2.3 基于三次样条插值的采样方法23-31
• 2.3.1 三次样条预测的原理23-25
• 2.3.2 理想状态下的三次样条预测方法分析与比较25-28
• 2.3.3 三次样条预测方法的实例应用28-31
• 2.4 定位点的自动生成31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 曲面测量规划实例及分析33-50
• 3.1 测量规划问题与规则形状样件的测量33-37
• 3.1.1 测量规划问题概述33
• 3.1.2 规则形状样件的测量规划33-37
• 3.2 测量实验准备37-39
• 3.2.1 实验平台概述37-38
• 3.2.2 测头测座系统38
• 3.2.3 测量软件38-39
• 3.3 曲面测量规划39-47
• 3.3.1 定义并校验测头39-40
• 3.3.2 样件坐标系的建立40
• 3.3.3 测量模式的选择40-43
• 3.3.4 曲面片测量区域的划分43-45
• 3.3.5 扫描边界及扫描路径的确定45-46
• 3.3.6 参数设置46-47
• 3.3.7 测量样件47
• 3.4 曲面重建47-49
• 3.4.1 点云处理47-48
• 3.4.2 利用Imageware进行曲面重建48-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第四章 基于四点共球理论的测头半径补偿方法50-61
• 4.1 测头半径补偿原理与分析50-54
• 4.1.1 测头半径补偿原理50-51
• 4.1.2 常用的测头半径补偿方法分析51-54
• 4.2 基于四点共球理论的三维补偿方法54-55
• 4.3 微球面补偿法的精度分析与比较55-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第五章 全文总结61-62
• 参考文献62-67
• 致谢67-68
• 攻读学位期间主要的研究成果68

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 顾承扬;李文龙;熊有伦;;曲线三坐标测量机的自适应测量方法及应用[J];装备制造技术;2010年12期

2 张壮志;孔啸;梁建光;孔飞;;铝合金曲面薄壁件柔性工装夹具的加工性能研究[J];组合机床与自动化加工技术;2013年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 薛莹;基于闭环理论的自由曲面CMM测量和建模的研究[D];江南大学;2010年

2 李毡红;自由曲面表面加工质量的在线实时检测技术[D];西华大学;2011年

3 刘鸣华;基于结构仿生的派生曲面研究[D];燕山大学;2011年

4 顾承扬;发动机类复杂曲面零件数字化设计关键技术研究[D];华中科技大学;2011年

5 花晨亮;基于闭环理论的复合曲面重构的研究[D];江南大学;2012年

6 王鑫;单目视觉辅助的三坐标测量机测量路径规划[D];燕山大学;2013年

  本文关键词：基于CMM复杂曲面测量的采样方法及测头半径补偿研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：361557