曲面造型研究与程序开发

为了满足叶轮叶片类具有复杂曲面形状的零件的数控加工需求,文中以非均匀B样条为数学模型,应用Delphi 5.0程序开发工具进行程序开发,分析了曲面造型的误差,并画出了直观的误差图,最后,将这一理论应用到叶轮叶片曲面造型之中.     

基于UG平台的高尔夫球棒头复杂曲面三维数字化造型

介绍了B样条的数学原理及其在曲面造型中的应用。根据B样条曲线曲面的数学原理,以三维建模软件UG为工具．对由复杂曲面构成的高尔夫球棒头零件进行曲面造型．得到其三维数字化模型,并对造型过程中应注意的问题进行了论述。     

裁剪B样条曲面重建算法研究

提出了具有不规则边界的裁剪B样条曲面重建方法。采用基准平面对数据点进行参数化，并建立以B样条曲面控制顶点为未知量的超定方程组；提出了基于有效点判别条件的孔洞识别算法，通过对孔洞区域的控制顶点施加顶点形状保持约束,确保方程组最小二乘解的存在；基于误差控制重构B样条曲面整体覆盖数据区域，通过边界线提取或曲面求交剪裁来重构裁剪曲面的边界。该方法具有符合设计意图、曲面在孔洞区域具有良好的形状一致性、曲面重构精度高等特点。     

基于坐标测量机的自由曲面误差评定方法

介绍插值ＥＢ样条方法在自由曲面误差评定方面的应用及其实现，包括自由曲面的插值ＥＢ样条模型，自由曲面误差评定的方法及实现，曲面拟合精度分析等。实验证明，该方法实用，有较高的计算精度。     

基于坐标测量机的自由曲面检测采样策略

为了实现自由曲面快速精确的检测和评定,研究了检测过程涉及的采样策略。提出采用随机Hamersley采样、简单随机采样和列系统采样3种方法设置自由曲面上的测量点。采用拟粒子群算法优化变换参数,实现被测曲面与设计曲面之间的定位,采用曲面细分法搜索设计模型上与被测点距离最近点以计算自由曲面轮廓度误差。为了对基于坐标测量机(CMM)在不同采样策略下的检测结果进行比较,采用非均匀有理B样条生成零件设计模型,选择相同的加工工艺在不同的加工中心加工多个零件得到粗糙度不同的自由曲面。最后,使用CMM在所设计的采样策略下实测零件,用提出的方法计算零件的轮廓度误差,并与CMM内置软件的计算结果进行比较。实验结果显示:选择随机Hammersley采样法和中等采样点数的采样策略检测效果最佳,不仅测量精度高,而且耗时少、成本低。应用提出的方法计算自由曲面轮廓度误差时,其精度比由CMM内置软件计算结果高10%~22%,表明提出的方法适用于自由曲面零件轮廓度误差的快速精确检测与评定。     

关于B样条曲面造型及其刀位数据计算的探讨

复杂形状零件的几何建模是数控编程的首要环节，选择合适的曲面造型方法有利于刀位计算和数控加工编程；本文采用三次B样条曲线为基础的双三次B样条曲面造型方法，并给出了其矩阵表达式，在此基础上能十分方便地进行点矢和法矢计算；针对该造型方法，还给出了三轴数控加工中的刀位数据计算方法。     

精密复杂零件数控加工在线检测与误差补偿技术研究

针对精密复杂零件数控加工离线检测误差大、效率低,在线检测尺寸、形状受限制等问题,建立了基于B样条曲面的确定性曲面回归模型,通过对回归模型残差空间独立性分析,将复杂零件的数控加工误差分解为系统误差和随机误差,通过修改数控代码,实现了精密复杂零件数控加工在线检测及误差补偿。为验证有效性,进行了大量试验,将试验结果与CMM检测结果对比,结果显示提出的在线检测及误差补偿方法行之有效,实现了精密复杂零件数控加工"加工-测量-补偿加工"的闭环制造。     

基于CAD模型引导测量的自由曲面定位及轮廓度误差评定

提出将粒子群优化算法与拟随机序列法相结合对基于CAD模型引导测量的自由曲面进行高精度检测和轮廓度误差评定的方法。为解决用三坐标测量仪检测自由曲面时存在的设计坐标系与测量坐标系不重合问题,提出用拟粒子群优化算法来实现被测曲面与设计曲面精确定位;针对自由曲面特点,采用轮廓峰谷误差和轮廓均方根误差综合评定自由曲面的形状误差。最后,阐述了用拟粒子群优化算法实现曲面匹配时目标函数值的计算方法,确立了用拟粒子群优化算法优化求解参数向量的具体步骤。对仿真实例和大量实测零件自由曲面轮廓度误差的计算表明:采用本文方法能够实现自由曲面精确定位,其轮廓度误差评定精度比由三坐标测量仪内置软件计算的结果高8%～15%,适用于对高精度自由曲面零件形状误差的评定。     

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。     

基于交互的B样条曲面重建与误差计算

基于三角网格模型的B样条曲面重建技术得到深入发展,计算与显示重建后的B样条曲面与原始测量三角网格之间的误差对分析曲面重建品质有重要作用。一种较为实用的B样条曲面重建方法是对三角网格模型进行四边界区域划分后进行栅格式采样,再根据采样点进行B样条曲面拟合。针对这种重建方法,研究了一种建立三角网格顶点与四边界区域对应关系的算法,再用离散的方法计算点到对应曲面的距离误差,最后用线性插值方法实现误差彩色．云图的显示。