逐次逼近法评定自由曲线的轮廓度误差

自由曲线的轮廓常用离散点来表示,而不是已知的数学方程,评定其轮廓度误差非常困难.采用三次样条函数拟合出被测物体的轮廓曲线,并建立了评定线轮廓度误差的精确数学模型,提出一种用逐次逼近思想来评定平面自由曲线的轮廓度误差的方法.该方法能自动实现被测轮廓与理论轮廓之间的位置调整,在得出形状误差的同时得到位置误差,而且是一种符合最小区域原则的评定方法.实验证明,该方法能精确的计算出自由曲线的轮廓度误差.     

展开轮的反求设计与特征参数方程的建立

展开轮是钢球表面缺陷自动检测设备中的关键部件,直接影响检测精度,目前只能从国外购买.针对以上问题,首先基于逆向工程技术,运用光栅扫描仪对展开轮进行数字化扫描,提出在数字化模型的基础上,运用样条曲线与自由曲面特征相结合的建模方法,对展开轮进行准确的逆向建模,并给出准确的模型;其次根据模型,提取了展开轮部分结构参数及工作部位曲面的截面特征参数.最后运用Matlab软件,对提取的截面点云进行曲线拟合,得到了工作部位曲面的线性方程.结果表明此方法的运用有助于实现展开轮的精确建模,进而为实现展开轮的加工奠定了基础.     

基于椭圆最小二乘法和圆度轮廓误差评定的椭圆提取方法

在对数字图像中的螺旋锥齿轮进行空间定位和三维重构过程中,为获取齿轮轴向参数,提出了最小二乘法与圆度轮廓误差评定原理;建立了锥齿轮数字图像仿真模型.来获取齿轮轴向参数;利用Matlab软件对数字图像进行图像增强、二值化、边界提取等操作,再结合最小二乘法对像素坐标进行椭圆拟合;通过利用圆度轮廓误差评定的方法,使拟合获得的椭圆误差最小.该方法能准确地拟合出椭圆,通过轮廓逼近算法有效地去除了噪声点,提高了椭圆拟合的精度,可为螺旋锥齿轮空间定位和三维重构提供准确的数据.     

基于方程的椭圆轮廓度的评定

提出了一种基于椭圆数学方程的用于椭圆线轮廓度误差评定的数据处理方法.该方法采用外包容和内包容,建立了椭圆线轮廓度评定的模型,实现了最大实体条件下最小外接椭圆和最大内接椭圆的误差评定.根据椭圆的数学方程,提出了数据迭代的原则和迭代终止的条件.实例验证了该方法的正确性和可行性.     

基于分形特征的同步器齿环缺陷识别研究

通过展开同步器齿环(齿环)内轮廓,发现其具有不规则、统计自相似性和相对平滑的特征。采用分形理论中的分形维数(FD)对其进行缺陷识别。首先,用结构函数法对(Weierstrass-andelbort)W-M函数模型进行分析,可得结构函数法计算相对平滑曲线的维数误差小;然后,基于齿环内轮廓展开曲线相对平滑的特性,采用结构函数法对正常和缺陷齿环内轮廓展开曲线进行分维计算。实验结果表明,正常齿环内轮廓展开线的分维不同于缺陷齿环的分维,从而通过维数差异实现对正常和缺陷齿环的识别。     

多分辨轮廓匹配的成型制件外形检测

为了通过对制件图像进行轮廓匹配实现外形异常识别,提高生产效率和产品质量,提出制件外形多分辨轮廓匹配检测技术,通过分析起点对轮廓曲线的各分辨率小波变换的影响,建立轮廓某尺度下小波逼近量的搜索匹配策略,实现粗匹配下的形变判定.研究匹配轮廓段局部特征以及轮廓区间对的相异度统计,进而获得轮廓点对的精确对准,达到轮廓精配准,实现飞边、缺损等缺陷类型判定,最终得出外形检测结果.该方法在多种制件图像、各种外形异常类型中进行应用验证,结果表明外形检测准确度满足要求.     

一种自适应的涡旋型线轮廓度误差评定方法

提出了一种基于包络线法,并结合优化技术来评价涡旋型线轮廓度误差的数据处理方法。该方法优点在于在涡旋型线轮廓度误差评定过程中能自动实现加工基准与测量基准的适应性调整,以此分离加工基准与测量基准之间的位置误差,消除位置误差对轮廓度误差评定结果的影响。经实际应用证实,该方法简便、合理,为科学地评价涡旋型线轮廓度提供了依据。     

基于UG的钢球子午线展开轮参数化设计

子午线展开轮是钢球表面质量检测仪中的关键零件,由于其曲面特征复杂,实体模型一直很难建立.本文采用UG NX 2.0软件对该展开轮进行参数化设计,提出了一种规律曲线结合自由曲面特征相结合的混合建模方法,生成子午线展开轮实体模型,利用该模型最终可以实现展开轮的数控加工和快速成型.结果表明,该设计方法实现了复杂曲线曲面轮廓零件实体的虚拟设计,具有较强的应用价值.     

基于坐标法的复杂曲面轮廓度的误差评定

复杂曲面的面轮廓度是一个应用广泛而又难于测量和评定的问题.在面轮廓度误差评定过程中,首先将复杂曲面的理论模型离散化后用双三次样条函数进行精确描述,并用该拟合曲面作为误差评定的依据;其次对测量后所得的测头球心位置曲面进行等距平移以得到实测轮廓曲面;最后再采用坐标轮换法求取实测点在以双三次样条函数所表示的理论轮廓上的对应点,从而实现对复杂曲面轮廓度的评定.由于本文用双三次样条函数所表示的曲面作为复杂曲面的一般表示,因此该评定算法可实现测量及评定软件的通用性,并通过计算机仿真,证明该算法的正确性与可行性.     

基于NURBS控制点重构的加工误差在机测量方法

在基于在机测量结果的基础上,提出新的获得自由曲面加工误差的方法,对曲面的面轮廓度误差进行评定.该方法利用在机测量加工曲面上少量测点的坐标数据,通过重构NURBS曲面控制点拟合加工曲面.考虑求解优化问题的适应性,利用最速下降法优化计算加工曲面到理论曲面的距离,获得曲面的加工误差,对曲面的面轮廓度误差进行评定.采用该方法在NURBS曲面工件上进行实验验证.结果表明,基于在机测量NURBS曲面控制点重构的方法能够有效、快速地进行自由曲面加工误差的分析和评定.     

钢球全表面螺旋线展开机构运动特性分析

钢球表面缺陷对轴承的使用性能具有很大影响,针对目前钢球表面缺陷自动检测中球面全表面展开的问题,提出一种球面螺旋线运动展开方法,通过理论分析,建立了球体螺旋线运动展开模型,并提出了球面全表面展开的条件;依据展开条件,设计了球面全表面螺旋线展开机构,并对机构进行了运动特性分析;同时利用ADAMS软件,对机构进行运动学仿真,结果证明:本文所设计的展开机构能够实现钢球的全表面展开,进而为实现钢球全表面缺陷自动检测打下理论基础.     

钢球全表面展开机构的设计及仿真

为了实现对钢球表面缺陷快速高效的全自动在线检测,在分析钢球展开机构基本工作原理的基础上,对钢球展开机构进行了设计与分析,建立钢球表面展开数学模型,确定展开轮、驱动轮、支撑轮等核心部件的相对位置关系和重要参数,并从碰撞力的角度对设计的展开机构进行仿真分析和实验验证。结果表明,所设计的展开机构能够实现钢球表面的完全展开,并可对钢球进行快速检测,为钢球检测装置样机的制造提供可靠的理论依据。     

钢球展开过程球面点运动轨迹分析及实验验证

针对展开过程中钢球球面上点的运动轨迹影响展开时间,导致球体全表面在规定时间内不能完成检测的问题.以钢球展开机构中运动的钢球为研究对象,建立其数学模型,并以此为基础进行理想状态下的点的理论运动轨迹分析,获取球面点的具体运动形式及其影响参数;然后设定参数,对展开过程虚拟仿真,并进行实验验证,证明了设计的展开轮可以实现球体表面全展开;最后将理论结果与虚拟仿真及实验结果进行对比分析,并分析了误差产生的来源,结果表明展开轮的加工误差是影响球体表面展开的重要因素.     

钢球缺陷检测机构的逆向运动特性研究

为了研究钢球在检测过程中的运动形式及特点,根据AVIKO缺陷自动检测设备的工作原理设计并搭建了钢球展开机构物理观测平台;利用逆向动态分析的研究方法,通过高速摄像机追踪被测钢球表面标记点的运动轨迹;分析了工程中两类螺旋线的几何特点,并结合检测探头相对于钢球的运动形式进行研究.结果表明:钢球在展开轮的作用下做空间等弧长螺旋线运动,保证了钢球的全表面展开;同时检测探头相对钢球以均匀子午线形式进行扫描,实现球体全表面且无重复检测,为展开轮的结构设计提供理论依据.     

基于RBF神经滑模的XY平台迭代交叉耦合控制

永磁同步直线电机(PMLSM)直接驱动XY平台的轮廓加工精度会受负载扰动、双轴参数不匹配以及周期性轮廓误差的影响.针对这一问题,采用RBF神经滑模与迭代交叉耦合控制相结合的方式对两轴运动进行协调控制.设计RBF神经滑模控制器用以削弱负载扰动对加工系统的影响.采用实时轮廓误差法估算出轮廓误差模型,并且将轮廓误差作为控制器的输入,设计迭代交叉耦合控制器用以削弱双轴参数不匹配和周期性轮廓误差对加工性能的影响,实现跟踪误差与轮廓误差的同时减小.仿真结果表明,所设计控制系统具有较强的鲁棒性和较高的轮廓精度.     

大尺寸空间测量中转站误差分析与估计

为了评价飞机装配过程中大尺寸测量系统的现场测量精度,介绍了激光跟踪仪转站测量的基本原理.通过分析激光跟踪仪转站过程中的测量误差传递过程,提出对转站参数误差和转站误差的理论估计模型.该模型描述了公共观测点的配置和激光跟踪仪对公共观测点的测量误差对转站精度的影响.基于该模型,实现了对转站参数误差和转站误差的不确定度评定.利用蒙特卡洛方法对激光跟踪仪转站过程进行模拟,验证了提出的转站参数误差不确定度评定方法和转站误差估计方法的正确性.     

空间曲线轮廓误差实时估算与补偿方法研究

为提高复杂轮廓线的加工精度,提出一套轮廓误差实时估算及误差补偿算法.该算法通过当前刀位点数据,建立局部搜索的曲线实时轮廓误差模型,结合数控机床伺服控制系统,利用数控插补器输出位置,采用Z变换预测各运动轴在下一时刻的输出值并估算其轮廓误差,运用泰勒级数求解各运动轴的补偿值,并将其送入伺服系统输入端,从而实现加工过程中轮廓误差的实时补偿.以空间直线、圆柱螺旋线和B样条曲线为例,构建其轮廓误差模型并进行仿真分析,最后对“S”形B样条曲线进行实验验证.结果表明,该方法能有效地控制空间曲线的轮廓误差.     

基于图像几何特征的行星表面参考区域提取与匹配方法

针对探测器在行星表面精确着陆的问题,提出了一种通过提取参考区域光照阴影及其轮廓几何特征进行自主识别、匹配的方法.首先,对图像预处理,包括基于区域斜分的二维最大熵双阈值分割、提取连通区域等操作;然后,提取特征区域阴影的轮廓,针对区域阴影及其轮廓信息进而提取其线状及面状几何特征;最后,利用基于加权欧氏距离的聚类方法进行模板匹配.该方法克服了在以往研究中选取参考区域单一化的缺陷,通过对取样图像大量反复的实验,匹配的正确率在93%以上,从而验证了该方法的可行性和鲁棒性.     

光学自由曲面面形误差评定算法的研究

研究了光学自由曲面面形误差的评定算法.提出了5点定位和分步多级的曲面匹配法,对曲面的中心点和4个角点进行初匹配,提高匹配速度;运用最小二乘法和最小区域法相结合实现精匹配,实现了实测曲面到设计曲面的高效高精度匹配.提出了一组基于给定容差μ的μ-系列光学自由曲面误差评定参数,使误差评定更具有有效性和灵活性.并通过实验验证了评定算法的准确性.     

基于修正单纯形法的圆柱度误差优化评定

对圆柱度误差评定理论及应用进行了研究,建立了圆柱度误差评定的规划模型,探讨了误差评定的最小条件判据,提出直接求解规划模型的修正单纯形法,并给出了求解的步骤.最后对实际测量数据进行了误差评定,结果证明,该方法有较高的精度和速度.另外,此评定方法具有很强的通用性,对于其它形状误差的求解提供参考.