自由曲面类零件数字化检测技术

自由曲面类零件因其形状不规则使得传统测量工具难以对其制造误差进行精确检测。利用坐标测量机将零件表面数字化,获得零件的“数据形状”,再通过坐标转换或数据配准方法确定“数据形状”与零件的“模型形状”的共同基准,最后基于共同基准实现测量数据与零件数学模型(CAD模型)的误差分析。     

大型蒙皮模胎曲面数据采集及数字化检测方法

随着飞机的设计及生产数字化进程的推进,逆向工程被逐渐应用到了传统产品改型设计、新产品的开发、产品仿制和质量分析检验领域。以美国为代表的国外飞机生产企业已经形成了逆向工程的体系化发展,但中国还不具备完善的逆向工程体系。由于飞机组件特征的复杂性和结构形式的多样性,使得其在具体实施应用中仍然面临许多新的技术问题与应用挑战。在飞机的实际制造生产中,也存在诸如老旧工装的反修,特制零件装配中的干涉,多零件装配体、超大尺寸零件、特殊结构零件的数据采集精度不高等技术难题。基于通用逆向数据采集设备的模胎曲面数据获取优化方法,以及基于Geomagic软件飞机大型蒙皮模胎曲面数据数字化检测对比、分析方法。解决了传统数控测量机检测方式效率低、覆盖率低的问题,实现了模胎形面快速检测、检测面100%覆盖并自动输出形面检测分析报告,达到提高零件质量、降低成本、缩短零件加工周期的目标。本项研究结果表明,三维激光扫描仪和Geomagic软件相结合的方法可以实现对大型结构件进行全方位的快速精确测量与分析,为该类产品检验提供了新手段。     

复杂曲面三维轮廓精度数字化比对检测与误差分析

针对外形复杂的自由曲面,缺乏准确高效的检测方法这一现状,提出了基于光学测量和计算机图形图像处理技术的三维检测方法。利用激光扫描技术获取复杂曲面点云数据,通过快速检测软件,将扫描点云数据与CAD模型进行比对。介绍了实物模型数字化过程及多视点云数据拼合方法。针对可能产生加工误差的原因,以一尊佛像为例,检测了复杂曲面的3D偏差,并结合加工工艺分析出了实际误差产生的原因。该研究为复杂曲面的检测、加工质量控制提供了科学、快捷的方法。     

Imageware中光滑拼接曲面的方法

逆向工程软件的曲面反求中,曲率较大的地方往往难以得到较好的曲面反求效果,针对该问题提出了一种基于曲率变化的分块曲面构建拼接方法。该方法根据曲率显示的点的颜色特征进行点云数据的分割,分别获得单片光滑曲面,然后将单片曲面拼接起来以实现完整的自由曲面造型。在曲面拼接过程中,调整两片曲面相邻两列控制点,使其三点共线,以达到拼接处一阶连续。最后通过一个典型的实例证明该方法构造的曲面与原始点云的最大误差为由点阵直接拟合生成的曲面误差的1／3,为由点一线一面构造的整块曲面误差的1／5。     

复杂三维曲面涡旋零件的精度检测

提出一种基于3D数字化模型的检测方法,用于检测复杂三维型面涡旋零件的精度。利用三坐标测量机获取涡旋零件的表面点云数据,并运用Geomagic Qualify三维检测软件对获得的数据进行处理,然后进行了数字化模型与参考模型的二维分析、三维分析和形位公差评估。该方法可以方便快捷地检测涡旋零件加工精度,并实现检测结果的可视化。     

复杂曲面重构数据处理技术研究

数据处理是逆向工程中一项重要的技术环节,它决定着模型重建过程能否准确、顺利地进行.基于三坐标测量机所得测量数据,对测头半径补偿、噪声点和异常点的处理及数据平滑和对齐等问题进行了研究,提出了基于测量基准点的对齐方法和基于实体的坐标系对齐方法.     

曲面类零件在线测量

利用数控车床和TP6C-T型触发式红外通讯测量头等软硬件建立了一套数控车床在线测量平台,分析异形测头的x、Y和z向误差、测量头原理误差等产生的原因,并提出了相应的解决方法,从而在数控车床上基本实现了曲面类零件轮廓在线测量。     

复杂曲面零件在线检测与误差补偿方法

复杂曲面零件的高精度加工与精密检测一直是数字化制造领域的研究热点。为提高复杂曲面零件的加工精度、检测精度,提出一种集数控机床在线检测、加工误差分解与补偿加工为一体的集成化方法。介绍集成化在线检测方法及补偿系统的基本原理,分析数控加工后曲面零件测点数据的误差组成,提出一种基于空间统计分析的加工误差分解方法,在建立基于B样条曲面的确定性曲面回归模型的基础上,对回归模型残差进行空间独立性分析,分解出系统误差和随机误差,进而通过数控代码的修改,实现零件加工过程的系统误差补偿。列举一个曲面零件的加工与检测实例,进行方法有效性验证。通过加工工件的在线检测、误差分解、代码修改及补偿加工等环节,实例零件的加工精度有了大幅提高,而该系统的检测精度也通过与三坐标测量机(Coordinate measuring machine, CMM)检验结果的对比,得到了有效验证。     

复杂曲面零件加工精度的原位检测误差补偿方法

为提高复杂曲面零件的数控机床原位检测精度,分析影响接触式检测系统精度的各项因素及其误差补偿方法。对检测系统的主要误差来源如机床几何误差、测头预行程误差和测头半径误差进行分析研究。在对数控机床的几何误差进行分析和建模的基础上,采用激光干涉仪进行三轴数控机床的单项误差测量和补偿;针对测头检测过程中存在的预行程误差,提出基于径向基函数(Radial basis function, RBF)的预行程误差预测方法,获得测头预行程误差分布图,并对检测系统进行实时预行程误差的补偿;提出改进的三角网格模型顶点法矢计算方法,有效进行三维测头的半径补偿。通过实例零件的加工精度原位检测试验及其与三坐标测量机CMM检验结果的比较,验证了原位检测方法的有效性。     

基于三维模型的复杂曲面电磨底壳零件检测研究

本文研究了采用三坐标测量机(Coordinate measuring machine,CMM)基于三维模型对具有复杂曲面外形的电磨底壳零件进行检测,并分析了尺寸和评定其几何误差.介绍了三坐标测量机(CMM)的基本工作原理;叙述了本实验所需的软硬件设备,最后通过对电磨底壳曲面的测量详细阐述了CMM的使用方法和有模型特征测量的过程.其中包括矢量点特征、直线特征、平面特征、圆柱特征等测量的过程.三坐标测量机基于三维模型进行零件空间尺寸测量及形位公差检测,完成以前用其它测量工具较难解决的复杂曲面尺寸测量问题,不仅直观、方便,而且测量果精度高、缩短了生产周期.     

数字倾角仪的非线性补偿及抗干扰技术

针对某高架平台对倾角仪测量精度高、数据传输距离长、抗干扰能力强的使用要求,研究了Accustar串行式倾角仪的传感器特性、硬件连接和数据采集方式。通过实验标定获取数据对倾角仪非线性误差进行了软件补偿,并为长线传输设计了隔离驱动电路。实际应用证明:补偿后倾角仪非线性误差从0.9%下降到0.1%,平台在较强电磁干扰的环境下仍满足±0.05°的定位精度要求。     

自由曲面微调整技术及其应用

提出了全新的自由曲面微调整技术的概念。针对自由曲面前照灯配光设计、EDM电极平动补偿等实际问题，研究出具体的解决方案及实现算法。同时为了输出微调整结果，开发了规范化的IGES数据接口，保证了与通用CAD／CAM系统间的数据通讯。     

未知自由曲面三坐标测量新方法

三坐标测量机(CMM)通常难于实现对未知自由曲面的自动测量,首先需要人工进行测量路径规划,手动控制CMM测量,这种方法不但耗时且测量精度不高。本文提出了一种实时在线灰色预测模型用于控制三坐标测量机的测量。该方法分两个步骤进行:初始化数据测量和实时在线灰色预测自动测量。初始化数据测量主要完成预测用原始数据系列的定义,实时在线灰色预测自动测量则根据原始数据系列预测后续点来控制CMM进行测量。采用这种方法免去了对整个曲面进行测量路径规划,可快速准确地测量自由曲面上的数据而且明显减少测量时间。     

基于萨克斯哨片的不规则曲面加工研究

介绍了自由曲面的几种加工方法,以萨克斯哨片为例,利用CAD/CAM中的CATLA V5软件,结合相应的曲面设计模块进行三维建模,根据NC模块中的数控加工进行刀路仿真,然后进行后置处理生成数控代码进行不规则曲面件的加工,与传统的加工方法相比,该方法为自由曲面件的加工提供了更方便快捷的途径,大大缩短了产品的制造周期.     

大型轴类零件同轴度误差数据采集与数据处理系统的研究

运用半径增量法，建立了大型轴类零件同轴度误差的最小二乘法和最小条件法两种评定方法的实用数学模型。介绍了采用微机控制的大型轴类零件同轴度误差数据采集与数据处理系统的组成。在ＳＴＤ工业控制机的控制下，系统可自动实现测头调零、数据采集、数据处理、测量结果显示和（或）打印。运用该系统对工件进行了实际测量。实测结果表明：该系统安装调试方便，抗干扰能力强，测量速度和测量精度均较高。在车间条件下，既适用于加工中的大型轴类零件同轴度误差的在机测量，也适用于处于正常使用安装位置的大型轴类零件的在位测量。     

基于数字万用表的数据采集系统设计

以Keithley数字万用表和电脑为主要设备,采用VB6和SCPI语言混合编程,通过RS-232串口将传感器测试数据导入EXCEL中,利用EXCEL的二次开发对测试数据进行处理,方法简便、实用,在生产测试中取得较好的效果.     

基于迭代微调的车灯反射器复杂曲面快速逆向建模

面向车灯反射器配光曲面建模中高精度和高效率的基本要求,提出一种基于迭代微调的复杂曲面快速建模方法.该方法通过对曲面基本骨架曲线控制顶点的微调计算,使曲面能够较好地满足精度误差控制要求,同时迭代拟合过程的快速收敛,实现了曲面微调过程的自动化,从而保证了高效的曲面逆向建模.设计实例表明该方法能够稳定、快速地创建高精度的车灯反射器曲面,有效地提高企业生产效率.     

基于超声测距的自由曲面数字化方法研究

对数学模型未知的自由曲面进行超声仿形测量时，必须事先估算各采样点的位置和法矢。针对此问题，提出了一种两次采样的数字化方法：首先采用双曲线外插方法对曲面进行特征线采样，生成初始曲面；然后采用B样条节点插入算法对初始曲面进行递归分割，生成基于给定采样精度的自适应采样路径。实例表明，该方法能较好地提高自由曲面超声测量的效率。     

鼓形砂轮周磨自由曲面刀位算法

对采用鼓形砂轮周磨自由曲面的刀位计算进行了研究。为了提高加工效率，提出了一种基于避免加工中砂轮和工件曲面局部干涉的鼓形砂轮几何参数的优化方法。在刀位计算中，砂轮被限定在摆刀平面中旋转；离散鼓形砂轮表面，计算采样点到工件曲面的有向距离，获得当前刀位的加工误差分布和加工带宽；以砂轮轴和工件曲面最小法曲率方向的夹角为优化变量，以当前刀位的加工带宽的最大化为优化目标，用格点法进行了鼓形砂轮周磨自由曲面的刀位优化。利用UG二次开发技术编程，生成了Bezier曲面的加工轨迹的计算实例，验证了所提出的砂轮几何参数和刀位的优化算法。     

新型数字输出式三轴过载传感器研究

介绍一种基于过采样数据采集和数字信号处理及补偿技术的新型三轴过载传感器。该传感器由电源模块、电容式MEMS加速度敏感头、信号调理模块、数据采集、处理与传输模块组成,敏感头的输出信号经过放大、滤波,确保了输出的模拟信号准确可靠;数据采集与传输模块采用高速单片机,用12位高精度AD进行数据采集,并通过通信芯片将数据发送给上位机。此外,还介绍了过采样理论。该传感器经过用户试验,取得了比较满意的结果。