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。     

基于神经网络的复杂曲面加工误差控制

在复杂曲面的切削过程中，加工系统表现显著的多输入多输出及非线性特征，传统的误差补偿方法不能有效地保证加工精度，因此提出一种加工误差控制方法，引入神经网络对加工系统的逆模型进行辨识，运用该模型前置校正加工系统以改善加工效果，充分考虑到机械系统的非线性特征，且网络模型可连续辨识，因而系统的静态性能和动态特性均能有效补偿，在中凸变椭圆活塞裙面加工中的成功应用，证明其合理性及先进性。     

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。     

螺旋锥齿轮大轮齿形误差的在机测量

为了在国产数控螺旋锥齿轮磨齿机上实现大轮齿形误差的在机测量,对大轮齿形误差的在机测量方法进行了研究。基于齿轮坐标系与机床坐标系之间的关系,建立了将齿面离散点坐标及法矢从齿轮坐标系转换到机床坐标系的方法。根据大轮的齿面几何特征,建立了大轮齿形误差的在机测量方法以及测量流程。根据在机测量得到的测球球心空间坐标,运用曲面拟合技术和最优化算法,计算了实际齿面相对于理论齿面沿各离散点法矢方向的齿形误差值。通过对比在机测量和齿轮测量中心的齿形误差测量结果,验证了螺旋锥齿轮大轮齿形误差在机测量方法的正确性。     

基于在机测量的曲面共形电路 3D 打印误差补偿方法

基于 3D 打印技术制备曲面共形电路具有广阔的应用前景,然而,由于曲面基材加工误差和导电线路定位误差的影响, 导致曲面电路 3D 打印头高度难以精确控制,进而影响打印精度。 为此,本文以气动式直写打印为研究对象,提出了一种“在机 测量+线路模型重构”的打印头高度误差补偿方法。 设计了一种曲率自适应测量点选取方法,利用 NURBS 曲线反算法对测量 数据进行重构,还原真实线路模型。 通过生成真实线路的打印轨迹,替换原始理论打印轨迹,补偿了打印头高度误差。 自主搭 建了一套集成了在机测量系统的曲面共形电路 3D 打印平台,设计了直线、圆弧与 NURBS 自由曲线 3 种形状的线路,进行补偿 前后电路打印的对比实验。 结果表明,未进行补偿前,在线路曲率较大的地方,线路在基板上的波峰处会产生拉丝现象,波谷处 会产生堆叠现象,而补偿后的导线线宽比较均匀;进一步对每条导线的电阻进行测量,发现各条线路补偿前的电阻值波动较大, 补偿后的电路的电阻值均匀,且相较补偿前平均降低 65. 99% ,最大电阻降幅达 85. 75% 。     

数控齿轮加工机床的在机测量系统

基于齿轮渐开线轮廓面的构型机理和数控齿轮加工机床的运动功能,提出了一种齿轮在机测量方法,并开发了相应的在机测量系统。该方法在不增加额外的测量系统机械机构的情况下,充分利用数控机床自身的高速、高精密和高可靠性的伺服运动实现渐开线齿轮的齿形、齿向及齿距等误差项目的在机测量。在机测量实验表明了该系统的有效性和可行性,是齿轮在机测量中高效率、高精度、低成本的解决方案,构成了数控机床质量保证系统中的一个重要环节。     

基于经验模态分解方法的曲面加工误差补偿

采用误差补偿技术对曲面的加工误差进行补偿是提高该类零件加工精度的有效方法。针对加工误差进行经验模态分解,将加工误差分解为若干个固有模态函数(IMF)和一个res趋势项函数。根据系统误差的特征,趋势项函数中一定存在系统误差,利用自相关分析法和频谱图对固有模态函数分析是否存在周期性变化系统误差,最终分解出系统误差和随机误差。搭建了数控机床在线检测的实验平台,实现了曲面零件的系统误差补偿。通过一个曲面零件的加工实验表明,补偿加工后的曲面精度提高了86.0%。仿真算例和实验结果表明,基于经验模态分解方法的加工误差补偿能有效提高曲面零件的加工精度。     

曲面加工微机仿真及误差分析

论述曲面加工过程微机仿真和加工误差分析软件系统的设计原理和方法.实际应用说明了本方法的优点.     

曲面数控加工中的误差分析与优化

曲面加工中的误差研究一直是数控加工技术的重要研究与应用对象,本文从加工方法的分析与补偿,走刀行距、加工带宽度和刀具半径等方面进行了分析和优化,对提高曲面零件的加工精度与效率等方面具有一定的实际意义。     

基于MasterCAM的曲面三轴数控加工方法误差的预测

为了在曲面三轴数控加工前得到其加工方法误差的值,在对加工方法误差进行分析的基础上,基于MasterCAM并采用计算机刀具路径模拟的方法对加工方法误差进行了预测.最后给出了实例.     

A three-dimensional surface measurement system implemented with Gaussian process based adaptive sampling

Self-adaptive surface measurements that can reduce data redundancy and improve time efficiency are in high demand in many fields of science and technology. For this purpose, a system implemented with Gaussian process (GP) adaptive sampling is developed. The non-parametric GP model is applied to reconstruct the topography and guide the subsequent sampling position, which is determined from the inference uncertainty estimation. A criterion is proposed to terminate the GP adaptive measurement automatically without any prior model or data of the topography. Experiments on typical surfaces validate the intelligence, adaptability, and high accuracy of the GP method along with the stabilization of the automatic iteration termination. Compared with traditional raster sampling, data redundancy is reduced and the time efficiency is improved without sacrificing the surface reconstruction accuracy. The proposed method can be implemented in other systems with similar measurement principles, thus benefitting surface characterizations.     

基于机器视觉的积屑瘤在机监测的实验研究

采用机器视觉,设计了以在机检测的形式观察并研究积削瘤的实验方案,解决了传统方法中需要离线检测的问题,在车床上安装机器视觉装置来采集图像,使用图像相减法处理图像,得出了积屑瘤的面积与时间的关系,计算出积屑瘤的面积增长率。     

On-machine measurement using a noncontact sensor based on a CAD model

Once a machining process is finished, an inspection process is carried out to check whether the part is within dimensional tolerances. A coordinate measuring machine (CMM) is a general metrological device for assessment of dimensions on the shop floor. It cannot be ignored, however, that CMM measurements require significant resources in operating time and cost, which has led to many studies into on-machine measurement (OMM) systems. This study aims to develop an OMM system with a noncontacting laser displacement sensing apparatus and a computer-aided design (CAD) model for ease of operation, improved operating speed, and free form profiling. The system is composed of two software modules, one for sensor alignment with the machine tool and the other for measurement based on CAD/CAM (computer-aided machining). Consequently, the system was verified on the shop floor at a numerical control (NC) machining center.     

基于激光三角法的圆度误差在线检测技术研究

提出了一种基于激光三角测距原理的圆度误差在线检测新方法。论述了检测系统的构成、测量原理和测量方法,讨论了主轴回转误差的分离,最后在普通车床上进行了实验验证,并用三坐标测量机作了对比测量,结果表明,两种测量方法的标准差均为0.75μm,两者间相对误差平均为4%。     

Two-sided ultrasonic surface rolling process of aeroengine blades based on on-machine noncontact measurement

Frontiers of Mechanical Engineering - As crucial parts of an aeroengine, blades are vulnerable to damage from long-term operation in harsh environments. The ultrasonic surface rolling process...     

基于脉冲星信号的自适应同步采样方法

基于传统GPS/北斗信号的广域同步测量技术易受到恶意网络攻击,可靠性难以得到保障。为解决这一问题,本文利用脉冲星信号周期脉冲精度高、免疫于现有网络攻击的特性,提出一种新型自适应同步采样方法:首先对射电望远镜接收到的脉冲星信号进行多相滤波、消色散和周期折叠处理,得到脉冲轮廓;然后采用最小二乘法监测本地晶体振荡器频率,动态调整定时控制间隔实现自适应同步采样。为验证算法的有效性,本文采用脉冲星J0437-4715的观测数据生成同步信号,实现电网信号的同步测量,利用递归离散傅里叶变换算法计算采样数据的相角和频率,得到相角和频率平均测量误差分别为-9.75×10~(-5)°和9.83×10~(-7) Hz,验证了所提自适应同步采样方法的有效性。     

电压不平衡度的准同步采样快速测量方法

采用IEC 61000-4-27所推荐方法进行电压不平衡度测量时,复杂的开方运算是不可避免的。提出一种电压不平衡度的准同步采样快速测量方法,该方法首先采用准同步采样算法计算三相电压相量(幅值和初相角),然后利用几何原理将开方运算转化为三角函数计算,并最终利用代数多项式简化三角函数式,实现电压不平衡度的快速、准确测量。与IEC 61000-4-27所推荐方法相比,提出的电压不平衡度的准同步采样快速测量方法避免了傅里叶变换和复杂的开方运算,减少了运算量。仿真和实际测量结果表明,电压不平衡度的准同步采样快速测量方法与IEC 61000-4-27所推荐方法具有相同的测量准确度,为电压不平衡度的快速测量提供新的思路。     

曲面离散点数据的处理方法

介绍一种新型的非接触式测量系统 ,该测量系统可同时获得测量表面上点的三维坐标值和对应点处的法矢。探讨测量数据的处理问题 ,针对所测得数据的特点 ,提出一种新的数据筛选方法     

基于边界采样的曲面裂缝处理算法的几何原理

为了避免曲面在非均匀细分过程中产生裂缝,提出了一种基于边界采样的曲面裂缝处理方法.该方法结合曲面在参数空间上递归细分和沿曲面上曲线采样,在曲面初始化的基础上,对所有细分单元进行边界采样,构造自适应多边形来近似曲面上的曲线.再根据边界曲线的曲率,对每一个细分单元进行平坦性检测.通过构造内部边来细分每一个不能通过平坦性准则检测的单元,可有效避免近似曲面产生裂缝.     

Data processing of the two-channel adaptive straightness measurement system based on optical activity

In this paper the adaptive noise-cancelling technique (ANC) is applied in a two-channel straightness measurement system based on optical activity. The ANC technique may get rid of the correlated noise. In this system, one laser beam serves for monitoring the environment turbulence and the other is for measurement. Because the two beams are sufficiently close to each other, the condition of correlation is satisfied. The experimental results show that the compensating effect is 30–80% after filtering. Theoretical and experimental results are given.