基于极坐标测量的圆度误差评定算法

提出一种利用极坐标测量数据求解圆度误差的网格搜索算法,其原理是在最小二乘圆心周围按一定规则布置一系列的极坐标网格点,依次以各网格点为理想圆心计算所有测点的半径值,通过比较这些半径值,实现最小区域法、最小外接圆法和最大内接圆法的圆度误差精确评定。详细叙述了算法求解圆度误差的过程和步骤,给出了数学计算公式及程序流程图。试验结果表明,该算法可有效、正确地评定圆度误差。     

基于几何搜索逼近的球度误差最小区域评定

结合球度误差的几何定义,提出了一种基于几何搜索的球度误差最小区域评价方法。首先,以初始参考点为基准,布置一定边长的正方体,依次以正方体的每个顶点为假定理想球心计算所有测量点的半径值,通过比较判断,调整正方体的位置及边长,最终获得包容所有测点的最小区域,实现球度的最小区域评定。在终止搜索条件为0.00001mm时,对同一组测量数据,该算法的结果比最小二乘法减小了0.6μm,并与解析法、遗传算法的结果相一致。计算过程及结果表明,该算法不仅能准确地得到最小区域解,而且计算结果有良好的稳定性。     

微分进化算法在圆度误差评定中的应用

为了精确快速计算圆度误差,提出了基于微分进化智能优化算法的最小区域圆度误差评定方法。介绍了微分进化算法的基本原理及种群初始化、变异、交叉、选择实现步骤,建立了该算法求解最小区域圆度误差的数学模型。为验证算法的有效性,进行了大量实验并与多种算法进行对比,证实了方法的评定结果不仅小于最小二乘法及标准遗传算法评定结果,精度高,而且计算结果稳定,运算速度快。实验表明:微分进化算法用于最小区域圆度误差评定有较强的自适应能力、快速全局收敛性和高稳定性,适于对高精度圆度误差的快速评定。     

基于机器视觉的非均匀分布点圆度误差评定

对圆度误差的4种评定方法进行比较和改进,改进后的最小二乘法适用于非均匀分布圆或圆弧的计算,同时研究最小区域法在离散点非均匀分布圆的运用。用解析的方法求解最小区域下的圆度误差,改善了优化迭代法的缺陷,经过数次计算准确得到最小区域,以最小区域圆心作为圆心、平均半径作为半径,可将其应用于不完整圆和分布点非均匀分布的圆中。引出圆度误差评定的相对误差率ξk ,可说明圆度误差、加工精度、加工方法及微观占比例等情况。在圆孔视觉检测实验中,4种评定方法的计算结果分别为ξk1=0.019、ξk2=0.017、ξk3=0.018、ξk4=0.019。离散非均匀分布圆的检测方法可广泛应用于实际生产检测中。     

基于量子遗传算法的圆度误差测量研究

提出采用量子遗传算法,以提高圆度测量精度。首先用最小二乘法拟合获得建模数据中圆度图像的圆心坐标和半径;再通过圆度计算剔除不符合要求的圆度;然后用量子遗传算法进行多进制编码,量子旋转门非固定步长调整更新;最后给出圆度误差测量流程。实验仿真显示该算法获得了精确的测量数值,与三坐标测量机测量结果误差相差小于0.005 8 mm,半径相对误差小于0.19%,测量最大误差均在0.01%以内,同时最大误差波动比较平稳,测量不确定度比其它方法值较低。     

A simple method for estimating the roundness of minimum zone circle

With the rapid development of micromachining technology, the feature size of object parts becomes smaller whilst the required tolerance accuracy becomes higher. The geometry of these micro-parts must be critically verified at sub-micrometer or even nanometer accuracy in three dimensions to guarantee machining quality, such as the cylindrical parts. Therefore, the method for estimating roundness error plays an increasingly important role in machining. This paper focuses on the roundness estimation based on the minimum zone circle method in a Cartesian coordinate system. An asymptotic search method is also proposed to obtain the coordinates of the concentric centre of the minimum zone circle model and to calculate the roundness error. Comparison and simulation experiments are also conducted to test the performance of the proposed method. The results demonstrate that the proposed method is effective, reliable and can meet the requirements for roundness estimation.     

圆度误差目标函数凸凹性的研究

应用凸函数理论证明了圆度误差最小区域评定法的目标函数是二维欧氏空间R2 中的连续、不可微的凸函数 ,从而证明了目标函数的全局极小值的唯一性 ,并给出了实例     

飞机大部件位姿调整的关键测量特征点误差控制权值计算方法

为了实现飞机大部件的最佳位姿调整,基于层次分析-误差评定组合方法,研究了一种应用于综合评估数字化装配中关键测量特征点的误差控制权值的计算方法。采用引入权值的最小二乘法求解大部件位姿调整量,提高装配精度。通过层次分析(AHP)方法确定关键测量特征点主观权值,误差评定法确定关键测量特征点客观权值,两者结合综合评定关键测量特征点权值。以最小装配误差为优化目标,利用权值实现多个关键测量特征点的误差分配优化。实例分析中,将超差的对接交点误差由1.23 mm降低到了0.72 mm,满足各个测量点的容差要求。以奇异值分解算法求解目标优化初值,采用牛顿法迭代求解,得到部件的最优位姿,并以中后机身对接为对象分析验证权值分配的合理性。     

一种基于多步法的高精密主轴回转误差分离算法

论述了多步法回转误差分离算法的技术原理,提出了频域混合补偿法误差分离算法,通过分析采集到的误差数据中主轴回转误差、圆度误差等成分的频域特性,利用傅里叶变换得到误差的谐波分量,通过剔除、补偿等方式分离偏心误差、圆度误差,从而得到主轴回转误差,该算法能很好地解决谐波抑制问题。通过圆度仪在工作现场采集数据进行仿真分析,实验验证该方法的可行性,并用最小二乘法对结果进行评定。三、四、五步法得到的圆度误差评定值与厂家给出的圆度误差40 nm间的差分别为118 nm、113 nm、145 nm,而频域混合补偿法分离出的圆度误差评定值为54 nm,与40 nm仅相差14 nm,可以看出频域混合补偿法对误差的分离效果明显优于多步法的误差分离效果。     

微圆弧金刚石刀具刀尖圆弧的测量及评价

为实现对微圆弧金刚石刀具刀尖圆弧的评价,提出了一种基于高分辨率扫描电镜图像的评价方法,并对刀尖圆弧轮廓提取、轮廓曲线拟合、圆弧度评价等算法进行了研究.首先,运用Canny边缘检测算子提取刀尖圆弧图像的二维轮廓数据,并用移动最小二乘法对该数据进行拟合,使所提取轮廓光滑化;接着,建立了基于最小二乘准则的刀尖圆弧评价模型,并采用二次序列规划法对模型进行求解;最后,分析了轮廓拟合误差、测量不垂直度误差对刀尖圆弧评价结果的影响,并计算了刀尖圆弧半径及圆弧度不确定度值.实验结果表明所评价微圆弧金刚石刀具的刀尖圆弧半径为30.213μm,圆弧半径不确定度为351 nm,圆弧度为0.114μm,圆弧度不确定度为24 nm.由评价结果可以看出,本文所提出的方法可以实现微圆弧金刚石刀具刀尖圆弧纳米级精度的测量及评价.     

一种基于快速搜索圆心的圆度新算法

根据ISO 1101-1983对圆度定义的要求,提出一种基于快速搜索圆心的圆度新算法。通过建立的数学模型和算法流程,快速搜索并找到两个同心圆和圆心。首先,采用最小二乘法拟合圆心,并获得距离该圆心的最远点和最近点,确定圆心移动方向;然后,结合设置的步长值搜索下一个圆心;最后,经过多次迭代计算直至圆度符合要求。实验结果表明:该算法与区域搜索法相比,圆度计算误差＜1μm,计算效率可提高10倍以上 ,符合工程应用需求。     

基于显微视觉的微球圆度测量方法研究

利用显微视觉技术结合优化算法对微球的圆度进行自动测量。利用测量显微镜CCD相机采集微球图像,基于最大信息熵原理对图像增强,通过梯度非极大值抑制迭代算法分割图像,提取微球轮廓后进行最小二乘圆拟合,获得微球的圆度参数。该方法避免因滤波后微球目标边缘信息的丢失造成的检测精度降低。通过对0.5mm微球圆度测量实验证明:微球目标轮廓检测与提取的方法可以有效地抑制噪声干扰的影响,高效率实现目标边缘的准确定位;采用该方法获得的微球圆度值与标定微球圆度值之间的相对误差在0.17%之内,能够达到对微球圆度有效检测的目的。     

基于光电内测法的立式罐容量计量中圈板半径拟合算法的研究

介绍了可以用于立式罐圈板半径拟合的4种方法,即加权平均法、迭代法、最小二乘法和扇形叠加等效面积法。针对同一1000m3立式罐,4种算法分析结果与国际仲裁标准围尺法测量结果的最大半径偏差分别为2.05mm、1.48mm、1.46mm和2.12mm,所有圈板平均算数偏差分别为0.97mm、0.63mm、0.62mm和1.03mm,验证了4种方法的有效性,并分析了每一种算法的特点。     

基于单缝衍射原理的圆度误差测量方法

提出了一种全新的圆度误差光学自动测量方法.新方法基于单缝衍射原理,利用工件的圆度误差来改变衍射单缝的宽度,进而改变衍射条纹的间距.在测量单缝衍射中央明纹的宽度时,提出了用最小二乘法对测量到的衍射图像的光强分布进行二次曲线拟合,并由拟合得到的数学表达式,确定衍射暗条纹的精确位置.由导出的工件圆度误差与单缝衍射中央明纹宽度之间的关系,用最小二乘法对工件的圆度误差进行了评定.测量结果表明,新的圆度误差测量方法是可行的,圆度误差的相对不确定度小于1.4%,并且测量系统具有操作方便、精度高的优点,新方法也可应用于锥角、直线度误差等其它几何量的精密测量中.     

基于多种群实数编码遗传算法的圆度误差评定

针对实数编码的遗传算法(RGA)在圆度误差评定中存在的早熟收敛、精度较差及运算速度慢等缺点,分析了多种群遗传算法的模型结构,利用多种群遗传算法的并行性,将其应用于圆度误差评定。实验证明该方法有效地提高了算法的精度和收敛速度,能够快速评定圆度误差。     

评定直线度误差的新算法——缩小约束域的有效特征点法

 提出了最小区域法评定直线度误差的新算法——缩小约束域的有效特征点法。建立了算法的数学模型, 阐明了算法基本原理; 新算法应用相间准则和特征点搜索包容直线斜率, 自动建立最小区域包容直线斜率的约束域并使之快速缩小, 能快速、准确地搜索出最小区域包容直线的斜率并获得直线度误差的最小值。大量算例证实新算法首轮搜索成功率高, 计算速度快, 迭代次数小, 算法可推广应用于其他形状误差的最小区域法评定, 亦可用于实时计算机辅助测量系统。     

一种自调整的空间面轮廓度误差的评定方法

基于最小二乘法并结合二维样条插值函数和优化技术 ,提出一种用于空间面轮郭度误差评定的数据处理方法 ,其优点是在轮郭度误差评定过程中、能自动地实现被测轮廓与理论轮廓之间的适应性调整 ,从而能够分离并消除被测轮廓与其测量基准之间的位置误差对轮廓误差评定结果的影响。文中以汽轮机叶片轮廓的轮廓度误差评定为例 ,证实了这种评定方法的优越性。     

Localization Algorithm of Indoor Wi-Fi Access Points Based on Signal Strength Relative Relationship and Region Division

Precise localization techniques for indoor Wi-Fi access points (APs) have important application in the security inspection. However, due to the interference of environment factors such as multipath propagation and NLOS (Non-Line-of-Sight), the existing methods for localization indoor Wi-Fi access points based on RSS ranging tend to have lower accuracy as the RSS (Received Signal Strength) is difficult to accurately measure. Therefore, the localization algorithm of indoor Wi-Fi access points based on the signal strength relative relationship and region division is proposed in this paper. The algorithm hierarchically divide the room where the target Wi-Fi AP is located, on the region division line, a modified signal collection device is used to measure RSS in two directions of each reference point. All RSS values are compared and the region where the RSS value has the relative largest signal strength is located as next candidate region. The location coordinate of the target Wi-Fi AP is obtained when the localization region of the target Wi-Fi AP is successively approximated until the candidate region is smaller than the accuracy threshold. There are 360 experiments carried out in this paper with 8 types of Wi-Fi APs including fixed APs and portable APs. The experimental results show that the average localization error of the proposed localization algorithm is 0.30 meters, and the minimum localization error is 0.16 meters, which is significantly higher than the localization accuracy of the existing typical indoor Wi-Fi access point localization methods.     

融合几何特征的ICP改进算法在数字化测量评价中的应用

针对ICP算法对初值依赖程度高、在配准过程中可能陷入局部最优解的问题,提出了一种融合几何特征的ICP改进算法。利用零件具有丰富几何参数的特点,首先对实测点云进行基于曲率的体素采样,尽可能保留几何特征,再将点云的曲率差值和法向量夹角差值引入算法的目标误差函数中进行迭代计算,当目标误差函数达到设定阈值时迭代结束,得到最终配准结果。利用复杂曲面标准件进行了点云配准实验验证,结果表明：相较ICP算法,融合几何特征的ICP改进算法的收敛速度更快、误差更低;相较快速全局配准加ICP配准算法,融合几何特征的ICP改进算法在保证配准准确性的同时,减弱了对初值的需求,简化了点云配准过程。融合几何特征的ICP改进算法为促进零件的准确数字化测量评价提供了有力支撑,具有技术借鉴价值。     

彩色图像量化的FSCAMMD聚类算法

提出了一种基于模式识别技术的彩色图像量化的新算法－－基于最小距离最大的快速统计聚类算法（FSCAMMD）。本算法克服了SCA算法对聚类中心初始值选取的不足,给出了最大频度与类内最小距离最大相结合的方法－－初始值优选法,实验结果表明,本算法可较大幅度地减少图像量化后的总方差以颜色失真度。