為解決磁流變拋光中回轉(zhuǎn)對稱非球面工件的高效率精確自定位問題,提出了基于迭代最近點的改進(jìn)兩級定位方法。根據(jù)磁流變拋光特性和恒浸深控制要求,確定了磁流變拋光工件非調(diào)平自定位原理。針對經(jīng)典迭代最近點算法應(yīng)用于回轉(zhuǎn)對稱非球面工件定位存在解不唯一及計算效率低的問題,構(gòu)建初始迭代矩陣實現(xiàn)了位姿唯一的指定性匹配,并提出了空間垂直映射方法,減小匹配點云的規(guī)模,提高了計算效率。以此為基礎(chǔ),提出了改進(jìn)后的兩級迭代最近點精確定位方法。最后,以Φ100 mm凹形拋物面熔石英工件為對象進(jìn)行了拋光實驗。實驗結(jié)果表明:改進(jìn)兩級精確定位方法滿足磁流變拋光的定位要求,定位精度在多次實驗中均優(yōu)于9μm,平均定位時間為7.3 min,在保證定位精度的同時提高了工件的定位效率。 

【文章來源】：光學(xué)精密工程. 2020,28(03)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

磁流變拋光示意圖

磁流變拋光中工件位姿精確定位由對刀工藝實現(xiàn)�；緦Φ豆に囘^程包括調(diào)平、找正和位姿測量。利用高精密位移傳感器,對調(diào)平及找正后的工件位姿進(jìn)行在位測量,計算工件幾何特征點坐標(biāo),并以此為坐標(biāo)原點建立工件坐標(biāo)系。對于回轉(zhuǎn)對稱非球面工件,通常以加工面回轉(zhuǎn)對稱中心線交點(頂點)為特征點。如圖2所示,以凹拋物面為例,所測加工面頂點為工件坐標(biāo)系原點,建立了與機床坐標(biāo)系O-XYZ平行的工件坐標(biāo)系Os-XsYsZs。進(jìn)行磁流變拋光工藝規(guī)劃時,為便于非球面各點位置的解析計算,通常會根據(jù)工件形狀特征建立理想姿態(tài)下的工藝坐標(biāo)系,且拋光過程中,將上述對刀過程所建立的工件坐標(biāo)系與工藝坐標(biāo)系視為重合。因此,找正與調(diào)平能夠保證工件位姿與理想位姿一致。未進(jìn)行工件找正及調(diào)平時,工件實際位姿與理想位姿存在偏差。由剛體變換理論[23]可知,在相同的機床坐標(biāo)系下,工件理想位姿可由實際位姿進(jìn)行剛體變換得到。對工件表面任意點,假設(shè)理想位姿下機床坐標(biāo)為(xid,yid,zid),實際位姿下機床坐標(biāo)為(xre,yxre,zxre),則存在剛體變換矩陣Ttr,使:

由于工件具有回轉(zhuǎn)對稱特性,工件表面的測點無法實現(xiàn)繞機床Z軸旋轉(zhuǎn)角度γ的精確定位,理論上任意匹配結(jié)果繞機床Z軸旋轉(zhuǎn)任意角度得到的變換矩陣,均能實現(xiàn)測量點云與理想點云的精確匹配,γ的匹配結(jié)果取決于初始旋轉(zhuǎn)矩陣的設(shè)定。圖3所示為同組目標(biāo)點云與測量點云在不同迭代初始矩陣下得到的結(jié)果。3.1.2 計算效率低

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3269929