复杂曲面测量技术的研究综述

将复杂曲面测量划分为三种模式，论述了各模式的演变及其主要测量方法；概述复杂曲面测量所涉及的数据获取、曲面重构、测头半径补偿以及误差评定等关键技术的研究现状。     

基于八叉树的复杂曲面测量路径规划

针对异形天线罩复杂曲面的测量加工一体化加工方法中,存在测量复杂曲面时测杆与工件易发生干涉,使得数控编程困难的问题,提出了一种复杂曲面测量路径规划方法。该方法将机床测量系统离散为点云数据,通过点云的空间坐标变换来模拟数控测量时测杆与工件的位置关系,同时引入八叉树算法为点云增加拓扑关系,并检测测杆点云与工件点云之间是否发生干涉。最终将无干涉测量状态下的测量系统信息输出为G代码,通过Vericut软件进行轨迹仿真。文中对8 504个测量点进行测量路径规划,结果表明,测量路径均可以避开干涉位置进行有效地测量。该碰撞检测算法可以在满足测量要求的前提下准确地实现复杂曲面的测量路径规划,为复杂曲面的测量方法提供理论指导。     

采用CMM测量系统的智能测量技术

复杂空间自由曲面测量是实现快速成型(RP)技术的关键,介绍智能测量技术在空间自由曲面测量中的应用.主要通过三坐标测量机(CMM)获取三维测量数据,经过曲面拟合形成CAD模型,从而得到三坐标加工数据.     

磁力研磨中曲面的数字化测量技术

提出一种在磁力研磨中针对复杂曲面进行分区域扫描获得其表面参数的测量方法,该方法解决了磁力研磨过程中研磨表面轨迹测量效率低、复杂曲面加工困难的问题。从扫描测量方法上改进曲面数据采集方式,提高了原有一次性扫描测量加工的精度,有利于磁力研磨向自动化方向的发展。     

复杂曲面反向工程的数字化测量及数据处理的研究

复杂曲面的数字化测量及数据处理是其反向工程的关键技术，将直接影响曲面重构的精度。针对复杂曲面的数字化测量和数据处理，提出了建立形状不规则零件测量坐标系的新方法和最佳测量规划，以及用Cimatron软件对测量数据进行高精度处理的方法，得到了反向工程中曲面重构的“点云”数据。     

直方图在三坐标测量曲面检测中的应用

介绍了数理统计学中频率表和直方图在三坐标测量复杂曲面中的应用,并阐述测量偏差值的图形与正态分布的关系.     

不规则域曲面的数控测量规划

在分析现有曲面测量规划的基础上，从曲面测量和造型角度对曲面的合理离散化描述和自动测量进行了分析，提出了任意拓扑曲面的边界跟踪，优化网格的测点自动分布规划和四边、三角混合网格的生成方法，从而为复杂曲面类零件的自动测量和反求提供了一种新途径。     

论曲面测量各向异性

曲面测量面对复杂化和高精度化的挑战,除不断优化测量方法和测量仪器外,被测曲面内禀性对测量结果的影响也应给予重视。从曲面被测点微分邻域分析出发,全面阐述曲面测量中由被测对象自身特征引起的测量误差各向异性问题,提出曲面测量各向异性概念,定义各向异性误差,并详细分析其与各影响因素的关系。概括各向异性在曲面测量中的仪器综合定位误差与测量误差关系、确定工件安置方位、仪器设计和加工误差对测量误差影响四个方面的应用,提出测量仪器最大允许定位误差计算方法。以渐开螺旋面测量为例分析验证各向异性及其测量误差计算方法。研究表明曲面测量各向异性对测量仪器设计、测量方法确定和测量结果不确定度分析等方面既有理论价值又有实际意义。     

基于侧铣刀位生成复杂曲面在机测量路径研究

在机测量是实现叶轮等复杂曲面零件高精度加工的重要保证。五轴数控加工复杂曲面零件运动过程中,由于热变形、振动、摩擦以及惯性等多种误差因素,会对加工制造精度有一定影响。因此,在加工完成后,复杂曲面的测量也是其制造过程中的一个重要环节。以复杂曲面五轴铣削加工与在机测量应用为背景,研究基于侧铣刀位进行在机测量路径规划的新方法。基于球族包络理论,建立起侧铣刀具路径与测量路径的关联性。算例仿真结果表明,该方法适用于任意直纹与非直纹曲面,具有较强的适用性和有效性。     

利用数控设备进行在线测量的探讨

通过数控机床与三坐标测量机的对比，提出了利用数控机床进行复杂曲面测量的基本方法；重点分析了数控系统的结构，提出了不同系统的开发方向及一般数控系统的在线测量方案；最后总结了研究意义。     

高温超导薄膜微波表面电阻多频点无损测试

根据镜像兰宝石谐振器法原理,设计并制作了一个双模工作的兰宝石介质谐振器.该谐振器利用兰宝石柱中TE011和TE012两个工作模式,在一个温度循环内实现了对高温超导薄膜在不同频点下微波表面电阻值的无损测试.同时,介绍了配对兰宝石的选择方法,并对已知微波表面电阻待测样品进行了改进,以确保镜像兰宝石谐振器法中A、B值准确性.与其他测试方法的谐振器相比,该谐振器具有单片、无损、多频点测试的优点,且其测试步骤也极为简单.     

基于一维测头准双曲面齿轮齿面偏差的测量

提出了基于一维测头准双曲面齿轮齿面偏差的测量及误差补偿方法。规划了齿面测量网格区域，并计算得到网格节点的坐标值和单位法矢。运用复杂曲面测量原理及误差补偿理论，建立了偏差数据补偿修正的计算式，得到了真实齿面在法线方向的偏差。在国产测量中心上使用一维测头对实际产品进行了齿面偏差测量，其结果与使用三维测头的M＆M3525测量中心的测量结果基本一致，从而验证了该测量方法的可行性和正确性。     

自由曲面自适应采样测量方法的研究现状

介绍了自适应采样测量方法的原理,分别对CAD模型己知与未知时自由曲面测量的国内外研究现状进行了综合评述,并展望了今后的研究方向。     

新型的复杂曲面磁粒光整加工机床

介绍了一种复杂曲面光整加工机械--三坐标数字化磁粒光整加工机床.该机床通过对复杂曲面的数字化测量和自动编程,得到磁极与工件保持一定间隙沿工件表面运行的加工轨迹,利用吸附在工具磁极上面的磁性磨料为工具,通过磁极带动磁粒沿工件表面作高速旋转,从而实施对工件表面的光整加工.该机床的研制成功实现了复杂曲面光整加工的自动化.     

反求工程中复杂曲面测量规划研究

数据采集是反求建模的第一环节，测量数据的好坏决定了反求CAD模型的品质和精度。针对目前应用广泛的三坐标测量机，提出了产品反求建模过程中复杂曲面测量规划的基本规则，并对测量误差进行了分析，为最终构造出精度高、品质好的CAD模型奠定了基础。这些规则在汽车、飞机零部件的测量造型过程中得到了广泛应用，并取得了良好的应用效果。     

结合暗场散射与曲率成像的镜面缺陷检测方法

在镜面表面缺陷检测技术中,常用的暗场成像检测法对于波纹类的三维镜面缺陷难以形成对比度,为此提出了一种结合暗场散射法和曲率成像法的综合型镜面表面缺陷检测方法。分别对暗场成像原理和基于条纹反射的曲率成像原理进行了理论分析;构建了结合两种成像模块的综合型镜面缺陷检测的实验装置;对注塑反射镜和抛光玻璃薄片两种样品进行了缺陷成像实验。实验结果表明,暗场散射成像可以有效检测麻点、划痕和油污等不同类型镜面缺陷,曲率分布图像可以清晰反映镜面表面的三维波纹缺陷,综合两种方法可以全面反映镜面表面的各类缺陷。该方法可为精密光学元件表面缺陷检测提供参考。     

激光位移传感器在自由曲面测量中的应用

以点激光位移传感器(HL-C211BE)为对象,研究它在自由曲面测量中的应用。针对激光位移传感器因测点倾角代入的测量误差,提出了一个可以量化的倾角误差模型。基于直射式点激光三角法原理,分析了激光光路的几何关系,从会聚光斑光能质心发生的偏移推导出倾角误差模型。随后,用高精度激光干涉仪和正弦规对激光位移传感器进行校对实验,并用误差模型对测量结果进行补偿。结果显示,补偿后激光位移传感器的测量精度得到明显提高。对一非球面凸透镜进行了实验测量,得到了自由曲面测点倾角的计算方法,并用倾角误差模型修正了测量数据。实验结果表明,量化的倾角误差模型可以将激光位移传感器的测量误差控制到小于10μm,满足激光位移传感器在自由曲面测量中应用的要求。     

三维表面粗糙度测量方法综述

表面粗糙度测量是评估零件表面特性的重要手段。经过二十多年的发展，三维表面粗糙度逐渐成为反映工件表面特性的重要指标。本文总结并比较了多种三维表面粗糙度的测量方法及特点，根据测量过程是否接触被测表面，将三维表面粗糙度测量方法分为接触式测量法与非接触式测量法。接触式测量法主要包括触针扫描法；非接触式测量法主要包括光学法(相移干涉显微法、相干扫描干涉法、数字全息法、共聚焦显微法、共聚焦色差显微法、点自动对焦法、变焦法、激光三角法和光切法)和电镜法(扫描电子显微法、扫描隧道显微法、扫描近场光学显微法和原子力显微法)。针对每种测量方法的发展现状，本文讨论了其适用范围及局限性，并指出未来的发展方向。     

三维复杂曲面快速测量新方法

对三维复杂曲面非接触式快速测量技术各种方法的原理、特点、现状及发展趋势进行了分析和比较,提出一种基于视觉的、由多幅灰度图像恢复表面形状的复杂曲面快速测量新方法。     

结构体系隐式极限状态方程概率分析的改进响应面法

提出一种新的处理隐式极限状态方程概率安全分析的响应面法，在原响应面法的基础上，通过引入高阶修正项和概率等效变换，建立原隐式极限状态方程的等效显式极限状态方程，以利用已有的各种针对显式极限状态方程的可靠性分析方法，得到等效显式极限状态方程的失效概率。该方法被推广应用到所有极限状态方程均为隐式的结构体系的可靠性分析中去，依次建立每个失效模式的等效极限状态方程，并采用Monte Carlo法和重要抽样法计算具有多个极限状态方程的结构体系的失效概率。算例表明，文中方法不用差分方法计算隐式极限状态对基本随机变量的导数，适于解决隐函数的概率可靠性分析问题，由于采用了高阶项的修正，能够得到更高精度的结果。