為解決磁流變拋光中回轉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平自定位原理。針對經典迭代最近點算法應用于回轉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,提出了改進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行了拋光實驗。實驗結果表明:改進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^程包括調平、找正和位姿測量。利用高精密位移傳感器,對調平及找正后的工件位姿進行在位測量,計算工件幾何特征點坐標,并以此為坐標原點建立工件坐標系。對于回轉對稱非球面工件,通常以加工面回轉對稱中心線交點(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系原點,建立了與機床坐標系O-XYZ平行的工件坐標系Os-XsYsZs。進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)下的工藝坐標系,且拋光過程中,將上述對刀過程所建立的工件坐標系與工藝坐標系視為重合。因此,找正與調平能夠保證工件位姿與理想位姿一致。未進行工件找正及調平時,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,在相同的機床坐標系下,工件理想位姿可由實際位姿進行剛體變換得到。對工件表面任意點,假設理想位姿下機床坐標為(xid,yid,zid),實際位姿下機床坐標為(xre,yxre,zxre),則存在剛體變換矩陣Ttr,使:

由于工件具有回轉對稱特性,工件表面的測點無法實現(xiàn)繞機床Z軸旋轉角度γ的精確定位,理論上任意匹配結果繞機床Z軸旋轉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的匹配結果取決于初始旋轉矩陣的設定。圖3所示為同組目標點云與測量點云在不同迭代初始矩陣下得到的結果。3.1.2 計算效率低

【參考文獻】：
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本文編號：3269929