基于逆向工程技术的形状误差检测方法

提出了在没有工件数学模型情况下,运用逆向工程的三维数字化测量技术和数据处理技术进行工件形状误差检测的方法.通过实例,详细阐述了在形状误差检测中采用接触式和非接触式测量方式的区别,并在Imageware 软件中完成了测量数据的处理,获取了工件的形状误差值.     

非接触式激光测量点云数据预处理

作为逆向工程中形状表面数字化应用最广泛的方式,非接触式激光测量具有接触式测量无可比拟的优势。然而激光测量所得的数据点云存在明显缺陷无法直接应用于三维模型重建。本文重点讨论了激光测量所得点云数据的特点,并针对其缺陷提出一些处理方法,使之可以应用于三维模型的重建。     

基于关节臂测量机的发动机叶片型面测量技术研究

航空发动机叶片的型面质量直接影响其能量转换效率,长期以来针对复杂曲面零件的数字化测量一直是众多学者的研究热点。关节臂测量机既能通过硬测头实现接触式测量,又能实现非接触式激光扫描测量。基于特征块的特征并结合最小二乘法实现点云数据的精确拼接,对发动机叶片数字化测量技术的发展起到了积极的作用。     

基于二维图像的距离测量方法

针对传统的直接接触测量方式在操作和使用上无法满足自动化等问题,为了提高测量的精度和效率,提出基于图像的非接触式测量距离方法。首先在场景中添设一把带有刻度的刻度尺,并将刻度尺横在被测物体之间;然后利用摄像机对场景进行拍摄,获得场景的真实图像,对获得的图像进行相关处理并标出刻度;最后通过公式计算出被测物体的距离,并与游标卡尺所测的距离进行对比分析。该方案在测距的过程中省略了图像的相机标定、图像矫正等一系列复杂步骤,从而避免了处理图像时的误差,有效提高了数字化测量的精度和效率。研究结果表明,通过比较试验数据与游标卡尺测量的数据,基于非接触式测量距离方法切实有效、适应性好、测距精度高,与传统的检测方法相比,检测效果有提高。     

三坐标测量机在反求工程中的研究

零件原型数字化就是通过特定的数字化测量工具来获得零件几何数据的过程。以某汽轮机叶片为基础,介绍了利用接触式三坐标测量机获取零件三维数据的步骤和方法,即通过装夹零件、标定测头测杆、工件坐标系的建立、测量打点、数据输出等步骤得到零件的几何三维数据。最后通过实例的操作,得到了叶片的点云数据,并分析了在手动打点过程中产生测量误差的原因及其改善措施。实例表明,确定合理的测量路径、建立合适的零件坐标系、确定合适的测点个数、均匀的测力及其操作经验,可以提高点云的精度。     

钢轨轮廓测量基准对齐和重采样方法研究

钢轨廓形(轨廓)是表征钢轨服役性态的重要特征,与列车运行安全息息相关。随着铁路提速,对钢轨外形和表面质量要求提高。如何精确描述钢轨形态特征是钢轨精细化维护面临的突出问题。在分析轨廓测量原理和现状的基础上,对轨廓基准对齐、数字化建模方法进行研究。针对轨廓不同区域曲率差异大、测量分辨率不统一,提出采用极坐标系下等角度分布原则,对轨廓进行数字化建模和重采样处理,建立设计轨廓与测量轨廓空间一一映射关系。详细分析轨廓不同区域特征,提出采用轨廓侧面控制旋转,顶面纵向分量和侧面横向分量控制平移,顶面和侧面交叉迭代直至收敛的优化方法,实现测量轨廓与设计轨廓精确对齐。为验证方法有效性,将所提方法进行试验应用,通过非接触式与接触式轨廓测量数据对比,验证所提方法切实可行。     

接触式干涉仪示值误差测量结果的不确定度评定

接触式干涉仪在各科研院所、企业、高校等单位广泛使用,接触式干涉仪的测量准确度与温度、湿度等环境因素以及测量人员使用的测量方法和测量水平均有关系,在频繁使用的情况下,势必会受到影响,此时应按照国家管理规范要求对接触式干涉仪进行定期检定,以确保检测数据的权威性,而检定过程中非常重要的一个环节即是对其示值误差的测量结果进行不确定度的评定。根据实际工作经验就接触式干涉仪示值误差测量结果的不确定度评定按照规范要求进行了计算与分析,分析过程和结果均可作为不确定度评定时的依据和参考。     

电力机车接触线磨损数字图像处理研究

针对传统接触式检测电力机车接触线的缺点,探讨利用数字图像处理技术进行非接触式尺寸测量的方法,为检测接触线工作状态提供实时、快速、有效、经济的测量途径。主要讨论利用MATLAB软件对接触线数字图像进行处理和分析的过程,并给出相应的试验结果。     

基于柱面轮廓反求工程的数字化测量及数据处理

柱面轮廓的数字化测量及数据处理是其反求工程的关键技术，将直接影响曲面重构的精度。采用了接触式测量方式获取工件数据。这种测量方式配合测量软件可快速准确地测量出物体的基本几何形状，如面、圆、圆柱、圆锥、圆球。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，对测量数据进行高精度的处理，得到了反求工程中曲面重构的“点云”数据。     

弯管非接触测量的一种新方法

采用半导体激光器和光敏二极管改进接触式弯管测量机的测量叉,实现对弯管的非接触测量。给出了测量原理,建立了数学模型,分析了该方法测量误差产生的原因,提出了提高测量精度的措施。与接触式方法进行了测量对比,结果表明该方法具有较高的测量速度与精度。     

Modelling of pretravel for touch trigger probes on indexable probe heads on coordinate measuring machines

This paper presents a pretravel model for touch trigger probes mounted on indexable probe heads, which can rotate and tilt the probe into a number of orientations for coordinate measurements on coordinate measuring machines (CMMs). Pretravel accounts for the majority of touch trigger probe errors and is caused by bending deflection of the stylus shaft. A trigger force model is derived and used to model bending deflection of the stylus shaft at the trigger instant. Only one model parameter needs to be calculated using the probe calibration data. Experimental data associated with thirteen probe orientations were used to validate the model. It is shown that the model can effectively predict pretravel distances associated with various probe approach directions. The standard deviations of prediction errors are less than 0.71 µm, indicating that the proposed model can be used to compensate for pretravels occurring in touch trigger probe applications.     

IN-PROCESS AND POST-PROCESS QUANTIFICATION OF MACHINING ACCURACY IN CIRCULAR CNC MILLING

ABSTRACT

In-process part inspection using a spindle touch probe has gained a significant importance, mainly because parts can remain on the machine without disrupting the machine setup while inspection is being conducted. This practice leads to a shorter inspection time, improved part accuracies, and reduction of scraps. Recently, intense domestic and international competition has put more importance on part quality in terms of producing parts right the first time and maintaining the consistent quality standards. A literature review revealed that a comparative analysis between in-process gauging using a touch probe and post-process inspection using a coordinate measuring machine (CMM) to ascertain part quality has not been adequately studied. Therefore, there is a need for a study to measure the characteristics of the two inspection techniques. To address the problem, cutting experiments were conducted and measurement data were analyzed using a state-of-the-art CNC machine, a CMM, a touch probe, and a high-precision ballbar system. The experimental data show that machined features and touch probe measurements are affected by the inherent shortcomings in machine tool structure, suggesting a machine tool capability analysis be undertaken in tune with the required tolerance specifications prior to machining operations, rather than solely relying on the touch probe inspection for part quality assessment.     

COORDINATE MEASURING MACHINE PROBING ACCESSIBILITY

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＣｏｏｒｄｉｎａｔｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ (ＣＭＭ )ｉｓｔｈｅｋｅｙｄｅｖｉｃｅｕｓｅｄｉｎｃｏｍｐｕｔｅｒ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ .Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｆｒｏｍｔｈｅ ｐｅｒｓｅｃｔｉｖｅｏｆｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ ,ｉｔｉｓｍｅｒｅｌｙａｎａｃｃｕｒａｔｅｄｉｇｉｔｉｚｅｒ ,ｒｅｑｕｉｒｉｎｇｌｅｎｇｔｈｙ ｐｌａｎｎｉｎｇ ,ｆｏｒｉｎｓｐｅｃｔｉｎｇｃｏｍｐｌｅｘｗｏｒｋｐｉｅｃｅｓ.Ｉｎ ａｎｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｐｌａ…     

新型两用表面形貌测量仪的研究与开发

开发了一种大量程、高分辨率、非接触式与接触式测量两用的新型表面形貌测量仪器。仪器本体为非接触测量轮廓仪,通过插入接触式测头实现接触测量。非接触式测头采用傅科法自动聚焦原理,接触式测量采用微恒力电感测量原理,它们共用一个音圈电机,各自跟踪电气零位,实现大量程、高分辨率的位移测量。文中还介绍了仪器采用的共运动基面二维工作台。     

基于激光位移传感器的非接触三坐标测量机的设计

针对采用接触测头进行测量的三坐标测量机的测量效率低、不能对易变形物体进行测量等问题,设计了一种基于激光位移传感器的非接触三坐标测量系统,以PLC和工控机为主控,通过运动模组带动激光位移传感器定位,实现对工件表面特征点尺寸和数据的快速测量,且用户可通过触摸显示屏对设备进行操作。通过对待测工件进行实测表明,该设备能满足生产测量需求,具有实用性和有效性。     

Evaluation of a multi-sensor horizontal dual arm Coordinate Measuring Machine for automotive dimensional inspection

Multi-sensor coordinate measuring machines (CMM) have a potential performance advantage over existing CMM systems by offering the accuracy of a touch trigger probe with the speed of a laser scanner. Before these systems can be used, it is important that both random and systematic errors are evaluated within the context of its intended application. At present, the performance of a multi-sensor CMM, particularly of the laser scanner, has not been evaluated within an automotive environment. This study used a full-scale CNC machined physical representation of a sheet metal vehicle body to evaluate the measurement agreement and repeatability of critical surface points using a multi-sensor horizontal dual arm CMM. It was found that there were errors between CMM arms and with regard to part coordinate frame construction when using the different probing systems. However, the most significant effect upon measurement error was the spatial location of the surface feature. Therefore, for each feature on an automotive assembly, measurement agreement and repeatability has to be individually determined to access its acceptability for measurement with a laser scanner to improve CMM utilisation, or whether the accuracy of a touch trigger probe is required.     

球内反射式光纤测头

测头系统作为精密量仪的关键部件,其精度高低直接影响量仪的测试性能,因此一直受到精密测量领域的关注.目前,广泛使用的三叉式触发测头,在结构上存在各向异性、测杆变形等带来的误差问题,制约了精度的提高.为此,提出一种新型的球内反射式光纤测头,充分利用了接触式测量和非接触式测量的优点,采用特殊的光纤球内反射结构,并运用计算机图像技术进行信息处理.通过原理的探索、实验样机的研制以及试验验证,该球内反射式光纤测头原理完全可行,在一维微位移平台上实验得到测头的测量位移量阈值小于0.1 μm,单向重复性精度达到0.0449.μm.     

MK6110型数控拉刀磨床检测系统设计研究

针对拉刀刃形的几何轮廓特点,对MK6110型数控拉刀磨床的检测系统、测量机构、数据转换电路以及接触式测头的速度圆跟随算法作出了设计与研究。     

利用智能NC程序实现CIMS中的智能加工

提出利用加工中心主轴安装接触发式测头（ＴＴＰ测头）作为加工的在线测量工具，针对本类零件的智能加工ＮＣ程序，及其与ＣＡＤ／ＣＡＰＰ／ＣＡＭ环境的集成方法。在加工中可以实现零件粗基准装夹定位自动调整；粗加工基于余量走刀次数自动划分；精加工质量监测补和钻孔、攻丝、故障预测等基于ＣＩＭＳ底层加工环境的智能化加工，并实现了智能加工质量监测补偿和钻孔、攻丝故障预测等基于ＣＩＭＳ底层加工环境的智能化加工，并实现     

非正交模拟接触式测头的标定算法研究

模拟测头是实现扫描测量的核心部件,进行非正交模拟接触式测头标定方法及算法研究,对于开发标定及测量软件具有重要意义。本文在分析非正交模拟接触式测头测量原理的基础上,采用以幂函数为基函数的转换公式,将公共球面作为约束条件建立了测头的超定非线性标定模型,从而确定了标定矩阵的组成。基于非线性最小二乘迭代方法计算标定矩阵并进行了算例验证,结果表明该方法及算法具有足够精度,可以实现非正交模拟接触式测头的标定。