復雜曲面零件在機測量關鍵技術研究與應用.pdf

1、多傳感器集成的在機測量技術是實現復雜曲面零件設計-加工-測量一體化制造的關鍵支撐技術之一,它涵蓋了傳感器的標定、規(guī)劃、數據處理等單一傳感器技術內容,同時又引入了多傳感器系統(tǒng)全局標定、組合測量策略與數據處理等新問題,并且需要考慮在機測量的高效率的要求。本學位論文針對葉片等復雜曲面的多軸加工中的在機測量技術,重點探討了接觸式測頭-關節(jié)臂激光掃描儀集成的在機測量系統(tǒng)的全局標定、接觸式測點規(guī)劃、曲面誤差分析及組合測量等關鍵技術,主要研究工作和創(chuàng)

2、新之處體現在:
　　(1)提出了接觸式測頭-關節(jié)臂激光掃描儀集成的復雜曲面在機組合測量系統(tǒng)全局標定新方法,分析了已有的全局標定方法的優(yōu)缺點,選擇簡單六面體零件為標定靶標,建立了基于單位四元數表達的全局標定模型,根據數據的聚類特性建立了單位四元數球面上的點數據和二值圖像的映射關系,應用數字圖像處理中灰度圖像矩的方法進行標定數據的優(yōu)化,得到最優(yōu)的標定矩陣。仿真和實驗結果表明,該方法選計算量小、標定速度快精度高,克服了復雜特征靶標和自標

3、定兩類方法需要大量的數據處理的不足,更適合于接觸測頭-關節(jié)臂激光掃描儀在機組合的全局標定;
　　(2)提出了基于曲面質量的截面相似曲面接觸式測點規(guī)劃算法,定義了曲線質量、曲面質量和截面相似曲面,建立了曲面質量坐標系下的曲面表達模型,通過將曲面質量均勻化實現曲面按照曲率的展開。在此基礎上,應用擴展的Hammersley序列方法規(guī)劃出接觸式測量點的位置。仿真和實驗的結果與常用的等參數法、隨機法進行了比較,結果表明該算法可以在相同的測點

4、數目下,取得了比其他方法更高的測量精度,體現了用較少的測點數目獲得較高的測量精度的特點,非常適合快速高精度的在機測量;
　　(3)研究了基于誤差分析的復雜曲面零件接觸式測頭-關節(jié)臂激光掃描儀組合測量方法,建立了曲面誤差和輪廓誤差的計算方法,并通過分析輪廓誤差等值線確定了重采樣區(qū)域,利用形態(tài)學骨架線算法抽取出采樣路徑并由接觸式測頭完成二次測量,兩次測量結果集成起來為加工參數的選取提供依據。實驗表明,根據本文測量結果對曲面誤差不同區(qū)域