曲面測量方法研究及測量仿真.pdf

1、曲面根據(jù)能否用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型表示分為規(guī)則曲面和自由曲面，根據(jù)曲面特征又分為已知CAD模型的曲面與未知CAD模型的曲面。曲面的測量是曲面的精度檢驗(yàn)和反求的基礎(chǔ)，三坐標(biāo)測量機(jī)測量精度高，測量目的性明確，測量方法靈活，能滿足對形狀誤差和位置誤差等眾多加工參數(shù)測量的要求，在曲面測量中應(yīng)用最為廣泛。本論文以減小三坐標(biāo)測量誤差，提高曲面測量效率及精度為出發(fā)點(diǎn)，主要對三坐標(biāo)測量曲面中的關(guān)鍵問題：工件坐標(biāo)系的建立、測量路徑規(guī)劃、測點(diǎn)分布、測頭半徑補(bǔ)償、測

2、量誤差評定、自動(dòng)測量等進(jìn)行研究與探討。 論文分析了曲面測量路徑的設(shè)計(jì)原則，提出了八點(diǎn)曲面測量路徑規(guī)劃策略，總結(jié)了測頭半徑補(bǔ)償方法、優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍，給出了曲面測量誤差評定方法。研究了機(jī)器設(shè)備與測量方法對曲面測量誤差的影響。針對機(jī)器誤差：主要從幾何誤差、測頭誤差、軟件誤差、變形誤差、動(dòng)態(tài)誤差這幾方面分析了產(chǎn)生曲面測量誤差的原因，研究了幾何誤差、熱變形誤差、動(dòng)態(tài)誤差的數(shù)學(xué)模型，對機(jī)器誤差進(jìn)行了補(bǔ)償。針對測量方法誤差：主要研究了工件坐

3、標(biāo)系的建立、測量路徑規(guī)劃、測頭半徑補(bǔ)償、人員操作水平對測量誤差的影響。分析了產(chǎn)生測量誤差的原因，給出了減小測量誤差的方法。 分別對CAD模型已知與未知的曲面測量進(jìn)行具體研究。針對CAD模型已知的曲面測量，結(jié)合葉片測量實(shí)驗(yàn)，首先提出并實(shí)現(xiàn)了基于三平面法建立粗基準(zhǔn)的最小二乘法建立工件坐標(biāo)系，提高了基準(zhǔn)對齊精度。而后提出了在均勻分布的基礎(chǔ)上，采用輸入測量點(diǎn)的方式，分別通過曲率差值法、直線夾角法實(shí)現(xiàn)了測點(diǎn)的自適應(yīng)分布。針對測量實(shí)驗(yàn)，比較

4、了分別沿曲面二維與三維矢量方向進(jìn)行路徑規(guī)劃與半徑補(bǔ)償?shù)臏y量誤差。最后開發(fā)了已知CAD模型的測量仿真軟件，對測量流程進(jìn)行仿真，主要包括最小二乘法對初始坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換、測點(diǎn)自適應(yīng)分布、測量路徑檢驗(yàn)、避障點(diǎn)的設(shè)置、DMIS文件的生成、三坐標(biāo)測量機(jī)輸出文件的讀取、測量誤差的評定。 針對CAD模型未知的曲面測量，首先在實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)式法、圓弧外延法的基礎(chǔ)上，提出了圓弧切線法預(yù)測后續(xù)測量點(diǎn)及其矢量，實(shí)現(xiàn)了測點(diǎn)的自適應(yīng)跟蹤測量。然后提出了二次測量法，