复杂曲面零件在机测量数据高效提取方法

针对复杂曲面零件"在机测量-数据处理-数控加工"一体化制造中海量密集点云数据的实时处理、存储与传输难题,以实现预设精度下数据高效精简为目标,提出了一种基于空间样条渐进细分法则的复杂曲面零件在机测量数据提取方法。该方法利用双三次空间样条对初始提取点集进行插值并求解偏差,在最大偏差处插入原始采样点以实现渐进细分,直至数据提取精度满足预设值。实验结果表明该方法较现有的弦高差方法具有更好的数据精简性能及误差分布光顺性。     

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。     

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。     

复杂曲面上机器人自动喷涂路径规划方法

针对目前含有岛屿或空洞的复杂曲面上机器人喷涂路径规划中存在的问题,提出一种能够保持轮廓平行的机器人喷涂路径设计方法。利用最小二乘坐标映射原理,将被喷涂曲面映射到二维平面域,建立目标曲面与二维平面域之间的一一映射关系,然后对平面映射域的内外边界进行连续偏置,构造能够保持轮廓平行的二维偏置曲线;进而以被喷涂曲面到二维平面域的坐标映射为向导,将无干涉二维偏置曲线逆映射到被喷涂曲面上,生成能够保持轮廓平行的喷涂路径,实现多岛屿或空洞复杂曲面上三维喷绘路径设计到二维平面的降维处理。实例仿真实验结果表明,所提方法简单实用,可在含有岛屿或空洞的复杂曲面上快速地生成能够保持轮廓平行的机器人喷涂路径。     

整体叶轮在机测量路径规划中的NX二次开发应用

在机测量可以避免二次装夹、安装基准变化等因素造成的测量误差,提高测量的准确度。本文基于VS2010和NX8.0平台,对整体叶轮在机测量路径规划模块进行了二次开发。该模块可以根据侧铣加工生成的刀轴轨迹进行直接测量,自动提取其中若干刀轴位置的若干点信息,形成测量轨迹,并输出测量轨迹文件,使误差在方向上具有一致性。若测轴跟相邻的叶片发生干涉,可以计算不发生干涉的角度,通过调整测量角度,避免测量干涉。     

自由曲面的接触式测量路径规划方法研究

在介绍接触式测量自由曲面现状的基础上，针对已知曲面的测量精度和效率问题，探讨了矩形细分和三角面片两种测量路径规划方法，并通过了仿真分析验证了方法的可行性与有效性。     

复杂曲面测量模式与关键技术

首次提出将复杂曲面测量划分为三种模式 ,论述了各测量模式的演变及其主要测量方法 ,综合评述了复杂曲面测量涉及的数据获取、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     

复杂曲面自动化测量程序生成及分析

着重分析了基于坐标测量机的复杂曲面自动化测量中的测量程序生成和曲面轮廓度评价方法问题。对一张曲面,采用单一测量头,根据曲面的最小曲率半径确定测量头半径,根据曲面精度等级、机床加工能力、曲面的复杂程度等因素确定采样样本大小。利用自适应采样方法,使得采样点的分布完全符合曲率大处采样点多、曲率小处采样点少。评价曲面轮廓度时,针对无基准要求的面轮廓误差采取曲面的最佳匹配,给出了一个参数曲面的最佳匹配算法。     

复杂轮廓曲面非接触三维数据测量的研究

介绍一种非接触式CCD三维数据测量仪，可对具有复杂轮廓的漫反射曲面进行测量、获取表面轮廓的三维数据，介绍了该仪器的测量原理、微机控制系统和误差分析。     

基于切触点高斯过程的直纹面侧铣可靠度分析

针对不确定因素导致直纹面侧铣精度预测困难及计算效率低的问题,提出了基于刀具切触点GP模型的直纹面侧铣可靠度分析方法。首先在高斯随机过程描述中引入驱动误差和参数不确定性的刀具切触点坐标误差,然后基于某型机床的误差传递模型,利用多体理论构建直纹面侧铣加工的精度分析模型;通过带有随机常数Zi的确定函数的线性组合方式,简化模型的输入变量,并根据重要性指标和精度指标选择有用样本和更新模型;最后基于更新模型采用蒙特卡洛法获得加工精度可靠度。实验结果表明,所提方法准确预测了加工精度变化趋势,具有较高的计算效率和预测精度,为直纹面侧铣精度预测提供了有效的方法。     

数控铣削加工曲面刀具轨迹的规划

分析自动编程加工曲面的刀具轨迹,综合刀具轨迹编辑处理方法,阐述了曲面加工中刀具轨迹的规划,提出了如何将三轴刀具轨迹转化成五轴刀具轨迹的原理,为五轴刀具路径的获得提供了一种新途径.     

复杂曲面五轴侧铣加工的运动学优化方法

针对五轴侧铣加工中刀轴的运动可能导致加工材料过切与效率低下的问题,提出采用多约束自适应的刀轴运动学优化方法来解决该问题。建立球头铣刀在刀具路段上的运动学模型,通过分析刀轴运动对刀刃微元去除材料的影响,确定刀轴运动优化的约束条件。在虚拟环境中仿真复杂曲面五轴侧铣加工过程,通过自适应控制器调整刀轴运动速度,使机床在多约束加工条件下最大限度地发挥其工作潜能。整个刀轴运动规划过程随刀具与工件接触区域的变化而不断优化,最后将优化结果存储在每个刀位点上。仿真与实验结果表明,刀轴自适应控制的运动学优化方法有效可行,为五轴侧铣加工过程提供了有力的分析工具。     

基于高速铣削切削力分析的刀具路径规划研究

在高速切削加工技术的基础上,研究球头铣刀在高速加工过程中切削力的特性和变化规律。以圆弧加工为例,分析了圆弧不同部位刀具加工过程中的受力情况,并给出了高速切削加工中刀具路径在曲面不同曲率处的加工工艺。在保证恒定切削力条件下,使曲面刀具路径工艺编制得到最优处理。     

基于微位移平台的辊筒模具表面微结构在位测量方法

辊对辊压花工艺中,具有功能性微结构图案的金属辊模是关键部件,因为功能性微结构图案的表面质量和精度将直接反映在光学膜上.因此,对辊模具表面微结构的轮廓测量显得尤为重要.但是,离线测量后想要进行补偿加工会引入装夹误差,对于一些大型辊筒模具而言不便于拆装且很难有相应的测量仪器.本文提出了一种基于微位移平台的辊筒模具表面微结构在位测量方法.建立了测量原理的数学模型,以消除机床导轨直线度误差和微位移平台系统误差的影响,减少传感器漂移的影响.分析了在实际测量中测量系统的不确定性,并通过仿真分析了该方法的可行性.对微位移平台的性能进行了测试且对测量系统的稳定性进行了测试.最后,实现了辊筒表面结构的在位测量.     

基于Hermite插值的复杂光学曲面车削加工路径规划

为解决复杂光学曲面加工难题,探讨其车削加工路径规划。基于慢刀伺服加工技术对复杂光学曲面的刀位点规划进行设计,分析刀触点等角度离散方案及刀具圆弧半径补偿方案。轨迹插补采用可编程多轴控制器(Programmable multi-axiscontroller,PMAC)提供的位置、速度、时间(Position velocity time,PVT)插补运动模式,分析PVT的数学实质Hermite分段插值模型,并根据此模型提出恒速法、面积法和三点法三种PVT入口参数生成算法。以离轴抛物面、环曲面、正弦面为例进行仿真,加工路径的仿真表明刀位点的设计可以应用于复杂光学曲面加工。同时z轴运动特性的分析表明z轴往复频率和C轴回转频率相仿时,面积法(c=2/3)和三点法均能满足z轴速度光顺要求;z轴往复频率明显大于主轴频率时,采用三点法的加速度变化明显优于面积法。提出的加工路径方法可为复杂光学曲面的实际加工提供指导意义。     

基于激光雷达的飞机外形检测路径规划研究

飞机外形的控制是建立在精确测量的基础上。国内目前飞机外形检测主要依靠卡板等工艺装备,在测量准确度和效率上都无法满足现代飞机测量要求。采用一种利用激光雷达,在CATIA中进行测量路径规划和检测结果仿真,与激光雷达通信完成测量的方法,实现了飞机外形现场自动化测量。为了在保证测量精度的前提下,能够以最短的路径安全而又高效地遍历待测对象的检测区域,研究了自由曲面的测点规划布置的算法原理,在此基础上提出了矩形合并测量路径规划方法,可以有效地指导飞机外形现场数字化测量。运用提出的矩形合并测量路径规划方法,对中机翼段模型进行仿真分析取得了良好的效果,为飞机外形数字化检测提供了有效方法。     

圆锥刀五轴侧铣加工刀具路径整体优化原理与方法

三维曲面加工制造是通过刀具刃口的运动扫掠面逼近设计曲面来实现的.针对单行侧铣加工,定义用于评价设计曲面与加工曲面之间偏差的点-刀具包络面有向距离函数.基于刀具包络面的双参数球族包络表示,提出无须构造包络面而直接计算该有向距离的方法,并推导出其关于刀轴轨迹面形状控制参数的一阶梯度表达式,以定量刻画刀具路径的改变对加工曲面法向误差的影响.在此基础上构造基于导数信息的刀具包络面向设计曲面的离散点云的最佳一致逼近算法,并应用序列线性规划算法来求解该约束优化问题,实现圆锥刀五轴侧铣加工刀具路径的整体优化,应用于叶轮叶片加工的实例表明该方法能够显著提高加工精度.有关理论和方法同样也适用于一般回转刀具的侧铣加工规划.     

Inspection Planning Strategy for the On-Machine Measurement Process Based on CAD/CAM/CAI Integration

The objective of this research is to develop an effective inspection planning strategy for sculptured surfaces in the OMM (on-machine measurement) process. As a first step, effective measuring-point locations are determined to obtain optimum results for given sampling numbers. Two measuring-point selection methods are suggested in this study based on newly proposed CAD/CAM/CAI integration concepts: 1. By the prediction of cutting errors. 2. By considering cutter contact points to avoid the measurement errors caused by cusps. As a next step, the TSP (travelling salesman problem) algorithm is applied to minimise the probe moving distance. Appropriate simulations and experiments are performed to verify the proposed inspection planning strategy in this study, and the results are analysed.