本文關(guān)鍵詞：基于五軸在機測量系統(tǒng)的測頭半徑補償方法研究

  更多相關(guān)文章： 在機測量 測頭半徑補償 Delaunay三角網(wǎng)格劃分 B樣條曲面擬合

【摘要】：復(fù)雜曲面類零件在航空航天、造船及汽車工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,但是其加工和測量成本高、加工質(zhì)量難以保證。在機測量是復(fù)雜曲面類零件測量的主要研究方向之一,在先進制造領(lǐng)域具有極其重要的作用,較傳統(tǒng)的測量方法具有明顯的優(yōu)點。因此,研究基于五軸加工中心的在機測量系統(tǒng),實現(xiàn)復(fù)雜曲面類零件的加工測量一體化,避免工件二次裝夾,對于保證其加工質(zhì)量有著重要的理論和現(xiàn)實意義。本文主要針對五軸在機測量系統(tǒng)中測頭半徑補償精度不足,效率低下的問題,采用三角網(wǎng)格模型和曲面重構(gòu)技術(shù),提出了基于三角網(wǎng)格模型的測頭半徑補償方法和基于三角網(wǎng)格與曲面重構(gòu)的測頭半徑補償方法,主要研究內(nèi)容如下:(1)詳細(xì)闡述了五軸在機測量系統(tǒng)的組成和工作原理,歸納并總結(jié)了影響在機測量系統(tǒng)測量精度的誤差來源。對在機測量系統(tǒng)的主要誤差來源進行了分類,全面分析了誤差源對其測量精度的影響,為減小測量誤差奠定了理論基礎(chǔ)。(2)通過對現(xiàn)有測頭半徑補償方法進行分析、評價和總結(jié),提出了基于三角網(wǎng)格模型的測頭半徑補償方法。通過Delaunay法對采樣點進行三角網(wǎng)格劃分,分別求出各三角面片的法矢,以含同一頂點的三角形法矢的加權(quán)平均值近似作為該采樣點處測頭運動軌跡曲面的法矢進行測頭半徑補償。最后通過實例驗證了該方法對曲率較小且法矢與xoy平面夾角較大的曲面,在采樣密度較小的情況下,半徑補償精度能達(dá)到很高,可到微米級。(3)通過對基于三角網(wǎng)格模型的半徑補償方法進行分析,在曲面曲率較大或曲面法矢與xoy平面夾角較小時,需要很高的采樣密度才能保證測頭半徑補償誤差很小,提出了基于三角網(wǎng)格和曲面重構(gòu)的測頭半徑補償方法。通過對采樣點進行分類,接著對曲面曲率較大或曲面法矢與xoy平面夾角較小采樣點集進行B樣條曲面重構(gòu),以重構(gòu)曲面的法矢對采樣點進行測頭半徑補償;對曲面曲率較小且曲面法矢與xoy平面夾角較大采樣點集利用基于三角網(wǎng)格模型的測頭半徑補償方法進行補償,即完成了所有采樣點的測頭半徑補償。最后,通過仿真實驗,證實該方法提高了測頭半徑補償精度。
【關(guān)鍵詞】：在機測量 測頭半徑補償 Delaunay三角網(wǎng)格劃分 B樣條曲面擬合
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題研究背景及意義10-12
• 1.2 在機測量系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 在機測量系統(tǒng)硬件發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 在機測量系統(tǒng)軟件發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.3 測頭半徑補償研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 課題研究內(nèi)容18-19
• 第2章 五軸在機測量系統(tǒng)組成與誤差來源分析19-30
• 2.1 五軸在機測量系統(tǒng)組成和工作原理19-22
• 2.1.1 五軸在機測量系統(tǒng)組成19-21
• 2.1.2 在機測量系統(tǒng)的基本原理和工作流程21-22
• 2.2 五軸在機測量系統(tǒng)主要誤差來源分析22-29
• 2.2.1 機床機構(gòu)誤差23-25
• 2.2.2 力變形誤差25-26
• 2.2.3 熱變形誤差26
• 2.2.4 測頭測量誤差26-28
• 2.2.5 測量方法誤差28-29
• 2.3 本章小結(jié)29-30
• 第3章 基于三角網(wǎng)格模型的測頭半徑補償30-47
• 3.1 測頭半徑補償原理30-31
• 3.2 測頭半徑補償常用方法31-35
• 3.2.1 三點共圓法31-32
• 3.2.2 微平面法32-33
• 3.2.3 微球面法33-34
• 3.2.4 曲面擬合法34-35
• 3.3 基于三角網(wǎng)格模型的測頭半徑補償方法35-40
• 3.3.1 基本原理35-36
• 3.3.2 Delaunay三角網(wǎng)格劃分36-37
• 3.3.3 三角網(wǎng)格頂點法矢的計算37-40
• 3.3.4 測頭半徑補償40
• 3.4 精度分析40-41
• 3.5 應(yīng)用實例41-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第4章 基于三角網(wǎng)格和曲面重構(gòu)的測頭半徑補償47-62
• 4.1 基本原理47-48
• 4.2 B樣條曲線方程48-49
• 4.3 采樣點數(shù)據(jù)插值及重采樣49-54
• 4.3.1 B樣條曲線反算50-53
• 4.3.2 數(shù)據(jù)點重采樣53-54
• 4.4 B樣條曲面方程54
• 4.5 B樣條曲面重構(gòu)54-57
• 4.5.1 節(jié)點矢量的確定54-56
• 4.5.2 反算控制頂點56-57
• 4.6 曲面法矢計算57-58
• 4.7 平緩曲面區(qū)域測頭半徑補償58
• 4.8 應(yīng)用實例58-61
• 4.9 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻63-67
• 致謝67

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