面向飛機模具的自由曲面測量規(guī)劃研究.pdf

1、隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展，反求工程已逐漸被應用到很多領域，而曲面測量點采集是反求工程和曲面測量的關鍵步驟，因此對曲面測量的研究對于工程實踐具有重要指導作用。目前用來采集曲面零件表面數(shù)據(jù)的方法主要有兩類：接觸式和非接觸式。而三坐標測量機CMM作為接觸式測量方式，其智能化高、可靠性強，能夠高效、高精度地對實物進行測量，因此被廣泛應用。本文以提高CMM測量效率為出發(fā)點，對曲面的測量規(guī)劃方案以及重構(gòu)曲面的方法進行了研究。
　　本文對CMM的組

2、成及操作流程進行了詳細的介紹，對比了常用的測頭半徑補償方法，得出了測頭半徑補償?shù)淖顑?yōu)方法——四點共球法。提出測量曲面時，應關閉CMM的自動補償功能，先測得測頭球心的坐標，再利用四點共球法補償，得出被測曲面的實際坐標值。此外，經(jīng)研究得出了測量路徑規(guī)劃的原則，并合理的設置了避障點。
　　對于數(shù)學模型已知的自由曲面，根據(jù)均質(zhì)體的三維形心模型提出了曲面自適應數(shù)字化算法，此算法可以將隨機網(wǎng)格收斂為矩形拓撲網(wǎng)格，通過算法的實現(xiàn)，可實現(xiàn)測量點的

3、自適應分布，即曲面曲率大的地方采樣點分布密集，曲率小的地方采樣點稀疏，這樣采樣點就可以有效的反映曲面的拓撲信息。在此基礎上對曲率測度進行了深入研究，通過對三種不同模型的對比，得出平均曲率測度模型最能表征自由曲面上一點的彎曲程度，并且結(jié)合實例驗證已知曲面數(shù)字化模型的可行性。
　　對自由曲面測量規(guī)劃方法進行了研究，合理地確定了自由曲面測量點數(shù)目和分布，提出了兩次采樣的方法。第一次采樣即通過提取實物的邊界線和特征線，構(gòu)造出初始曲面。第二

4、次采樣即在初始曲面的基礎上進行采樣，此時初始曲面轉(zhuǎn)化成數(shù)學模型已知的曲面，即可運用數(shù)學模型已知的曲面自適應數(shù)字化算法對測量點進行自適應分布。通過飛機復合材料模具對此方法進行實驗仿真，驗證測量點分布合理。
　　介紹了規(guī)則點的NURBS曲面擬合方法和散亂點的NURBS曲面擬合方法，通過將第二次采樣后的結(jié)果和初始曲面的模型一起導入CMM，對曲面進行測量，得到數(shù)據(jù)點后對其進行NURBS曲面擬合，驗證上述測量規(guī)劃方法的可行性。通過以上規(guī)劃，