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。     

自由曲面测量中测点自适应规划方法研究

介绍了几种常见的自由曲面测量测点自适应规划方法,分析了现有未知曲面测量方法的不足,针对未知曲面的测量精度和效率问题,提出了一种未知曲面自适应测量的矩形规划方法,以实现沿两维方向的测点自适应,并通过仿真实验验证了该方法的可行性。     

基于三坐标测量机自适应测量的自由曲面逆向

自由曲面的精确测量和重构是决定具有自由曲面特征的零部件复现精度的重要因素,传统逆向中测量与重构是相互独立又不能有效评估的。为提高自由曲面测量速度和重构精度,基于三坐标测量机(Coordinate measuring machine,CMM),提出自适应测量的曲面重构方法。测量过程中,通过不断拟合样件上已测点,预算待测点及其测量矢量,指导CMM自动采集曲面上数据。由点云拟合自由曲面模型后,检验拟合模型上点与样件上相应点的误差;若误差偏大,则在测量点云中加入检测点后重新拟合曲面,进一步检测重拟合实体模型直至满足精度要求,得到精准数据点和精致的自由曲面模型。辅以计算机图形可视化实例验证本法,测量精度及其重构精度可达μm级,具有自由曲面特征的零部件整个逆向周期呈数量级下降,算法鲁棒性强。     

激光跟踪扫描曲面测量的自适应算法研究

针对自由曲面壳体的测量问题,研究了非接触测量时激光束跟踪测量高精度自由曲面壳体的一种自适应测量算法。从测量速度和精度两方面考虑,提出采用圆弧切线外插算法控制激光束跟踪扫描,实现曲面的自适应跟踪测量。采用该算法在三坐标测量机上用激光束跟踪快速扫描测量电力安全帽实物样件,并对其进行实物原型的数字化处理,完成了电力安全帽反求工程测量任务。测量实验表明采用该算法跟踪和测量精度高,测量速度快。     

基于自适应测量和实时重构的自由曲面特征产品的逆向研究

为提高自由曲面测量速度和重构精度,基于三坐标测量机CMM,提出自适应测量的曲面重构方法。测量过程中,通过不断拟合样件上已测点,预算待测点及其测量矢量,指导CMM自动采集曲面上数据。由点云拟合自由曲面模型后,检验拟合模型上点与样件上相应点的误差;若误差偏大,则在测量点云中加入检测点后重新拟合曲面,进一步检测重拟合实体模型直至满足精度要求,得到精准数据点和精致的自由曲面模型。辅以计算机图形可视化实例验证本法,测量精度及其重构精度可达μ级,具有自由曲面特征的零部件整个逆向周期呈数量级下降,算法鲁棒性强。     

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。     

自由曲面自适应数字化及应用研究

自由曲面的数字化是自由曲面重建的关键技术之一。如何合理地对自由曲面进行采样 ,将关系到曲面重建精度和测量效率等重要问题。通过引入初始曲面概念 ,提出了基于物体重心的采样算法模型。该算法具有保存曲面拓扑信息和网格自组的功能 ,能够较准确地反映曲面的形状特征。     

自由曲面自适应数字化及应用研究

自由曲面的数字化是自由曲面重建的关键技术之一,如何合理地对自由曲面进行采样,将关系到曲面重建精度和测量效率等重点问题,通过引入初始曲面概念,提出了基于物体重心的采样算法模型,该算法具有保存曲面拓扑信息和网络自组的功能,能够较准确地反映曲面的形状特征。     

基于三角网格模型的自由曲面自适应测点规划

测点自适应规划是复杂曲面类零件在加工质量数字化测量环节的关键。针对自由曲面自适应测点规划问题,开展曲面自适应布点研究。设置给定条件下的测点密度判定方法,生成样本集,再训练神经网络组合模型,构建测点密度预测模型,用于精简测点数量;按照给定的测点密度阈值自适应获取聚类中心,并采用区域生长算法将曲面划分为测点密度大致相等的子曲面;以子曲面为基础,根据其测点密度进行局部均匀布点,提出一种基于曲面划分的自适应测点规划算法。实验结果表明,在该算法的误差结果接近样本组的情况下,所需测点数量较迭代重构算法明显减少;在相同测点数量下,该算法的误差比均匀布点算法更接近样本组。根据测点密度,将曲面由一个复杂、非规则的模型分成若干测点密度相近的子曲面可以减少测点数量;所规划的测点能较好地描述自由曲面的加工质量。     

自由曲面零件的寻位自适应检测方法研究

针对复杂曲面零件检测过程中难以准确定位和测量效率低的问题，提出自由曲面零件的寻位自适应检测这一新的方法。对该方法所涉及的曲面零件的自动寻位、测的自适应生成和基于寻位信息的位姿自适应检测控制等关键问题给出了可行的解决办法。在此基础上开发了曲面零件寻位自适应检测软件并进行了仿真验证。理论分析与实验结果表明，所提出的方法是可行的，为复杂自由曲面零件的无定位检测开辟了一条新的有效途径。     

未知自由曲面数字化自适应采样方法

为实现逆向工程中未知自由曲面高效、高精度的数字化测量,提出一种基于探路法的自适应采样方法。在接触式测头(Touch probe,TP)的两侧各安装一个点激光测头(Point laser probe,PLP),建立坐标转换模型将各个测头的测量值统一到基准坐标系下。逐行采样过程中,在测量方向上,PLP用于探路测量,系统实时地对探路测量数据进行处理并拟合成B样条曲线,根据拟合曲线的曲率特征为TP测量规划合理的测量路径,TP以探路结果为指导完成自适应采样。在测量截面进给方向上,通过截面间夹角分析,自适应地细分测量截面。仿真和试验结果表明,该方法能根据曲面特征合理地布置采样点,有效地提高未知自由曲面数字化采样的效率和精度,为逆向工程提供良好的采样数据。     

基于三坐标测量机双参数向自适应测量自由曲面

提出一种基于三坐标测量机的双参数向自适应测量自由曲面方法。CMM手动测量被测曲面边界点后,连接点生成可测区域,由可测区域自动拓扑生成几条均布初始扫描线以及每条扫描线的均匀初始点,对于U向的各条扫描线,CMM在自动测完初始点后,不断拟合已测点为B样条曲线,由曲线末端曲率自适应预测下一测点并指导CMM自动测量。测完初始扫描线后拟合已测点云为B样条曲面,由曲面V向边界最大曲率自适应确定下一扫描线位置,并进行该条扫描线U向自适应测量,重复这一过程直至曲面测量完毕。测点可随被测曲面自身曲率变化特性而疏密分布,曲率变化大的重要特征区域分布密集,曲率变化小的非重要区域分布稀疏,既保证了重要特征点不会遗漏又避免了数据冗余。理论曲线曲面自适应测量实验结果表明该方法测量精度可达微米级,实例零件应用验证了该方法的可行性。     

基于单目视觉的自由曲面三维坐标测量方法

本文将单摄像机与三坐标测量机结合设计了一种自由曲面的三维坐标测量方法.自由曲面的表面经坐标测量机带动摄像机序列采集图像后形成图像体积,然后使用调焦评价函数在图像体积内寻优判断,找到自由曲面的正焦图像表面.根据物像关系式和正焦图像表面即可推得自由曲面点的三维坐标.经实验比较,本系统测量结果与接触式坐标测量机测量曲面点Z坐标极限偏差13 μm.     

自由曲面的快速坐标测量方法

自由曲面是一类复杂曲面,在模具型腔、工艺品表面、发动机叶片等领域广泛地应用。通常自由曲面采用一系列离散型值点表示,在型面测量中也是测量这些离散点型值点的坐标值,通过比较测量值与理论值的差别,判断加工曲面是否合格。在自由曲面的型面测量中,坐标测量机是一种广泛使用的测量设备。     

自由曲面测量的区域划分准则研究

数据测量是反求工程CAD建模的首要工作,当被测对象为自由曲面时,对曲面进行合理的区域划分可保证准确全面地获取实物表面数据。曲面测量区域划分是否合理将直接影响曲面的拼接质量和曲面整体品质,在目前应用广泛的三坐标测量机曲面测量中,测量区域划分应遵循四条基本准则。     

自由曲面的二维自适应测量及测球半径的三维补偿

基于贝塞尔方法提出了针对自由曲面的自适应测量算法,并与传统测量方法进行了对比。在对自适应测量数据的处理中,提出了一种新的基于离散点三角剖分的测球半径三维补偿算法。通过仿真和试验验证,上述算法已成功应用于集成化柔性激光加工系统中。     

曲面铣削中刀具路径的自适应研究

如何高效率、高精度的完成自由曲面的数控加工。是机械制造领域的研究工作者一直追求的目标,针对这一问题,提出了全曲面误差和均匀粗糙度加工的概念。建立了通实现这种加工的刀具路径自模型及其算法,分析表明：该模型所确定的刀具路径,在相同精度下可达到最高加工效率。     

提高自由曲面透镜测量精度的迭代重构曲面算法研究

在提出的基于图像变换的光学透镜的表面面形测量方法中，建立了造代重构曲面算法。算法根据待测透镜光学表面在光学成像系统中的图像变换特性，重构出与待测透镜光学表面具有相同图像变换特性的数值三维曲面簇，利用造代方法从中筛选出与待测透镜光学表面面形完全相同的数值三维曲面，解决了测量精度不足的问题。实验结果表明，使用该算法所构建的数值曲面与待测透镜光学表面的曲面面形能够准确相符。     

逆向勤务员中自由曲面的数字化模型研究

基于曲率自适应思想建立起曲面数字化模型，并对模型中弯曲度的构造进行了深入的探讨和分析。提出了弯曲度的高斯构造，这种构造克服了以往弯曲度构造上的不足，它不仅充分表征了曲面上一点的几何特征，而且计算地较为简便。同时对自适应网格的形成速度进行了探讨，提出了一种加速方法。     

自由曲面测量中曲面匹配的建模及算法分析

为了更好地消除自由曲面测量中的定位误差 ,提出了一种新型的、有效的基于最大最小原则的自由曲面匹配的数学模型。通过曲面的旋转、平移以及改进的坐标轮换法完成对实测曲面的预定位、精调整 ,较好地解决了曲面匹配的问题 ,为测量自由曲面轮廓度误差提供了良好的方法。论文最后的运行实例论证了该算法的正确性及可靠性