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基于多色集合理论的智能三坐标测量检测规划技术研究

作　者: 唐一飞
导　师: 刘恩福
学　校: 河北科技大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 计算机辅助检测规划多色集合理论测量信息围道布尔矩阵决策推理
分类号: TH721
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 13次
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内容摘要

机械制造业的发展对产品质量控制的要求越来越高，高质量产品的制造不仅依赖于高精密的加工设备，也需要高精密的检测设备。如今，三坐标测量机作为一种高精密的测量仪器已经成为现代集成制造系统(Computer Integrated ManufacturingSystem，CMIS)的重要组成部分，被广泛应用于各行各业。因此，对三坐标测量检测规划技术的研究具有十分重要的现实意义。多色集合理论（Polychromatic Sets Theory，PST）是在上世纪80年代由著名的飞行器设计与制造专家Pavlov教授通过数十年的科研实践，在航空工业领域中发展出的一种新的系统理论。该理论具有透明性，概念清楚，易于理解；易于计算机语言表达，方便计算机编程；具有兼容性；算法复杂性简单，能向复杂系统拓展等一系列优点。本文在分析了计算机辅助检测规划系统的基础上，对智能三坐标测量机检测规划系统的相关技术应用多色集合理论进行了研究，主要完成以下工作：介绍了检测规划的常用方法内容，通过从三维CAD系统中获取到的零件测量信息，应用多色集合理论，对零件测量信息建立PS层次结构模型，为后期检测规划的实施打下基础；研究了零件放置方式及基准的确定方法；研究了针对单个特征的测头选择推理方法和零件整体的测头优化选择，根据零件的测量信息模型，结合测头的选择经验，建立了问题的数学优化模型，采用多色集合理论中的围道布尔矩阵建立的问题的约束模型，直观地描述了问题的约束条件，选择合理的测头类型、尺寸以及测量方向；根据建立的测量信息模型生成了采样策略方案，并对其进行优化，针对每一个特征获得了合理的测量点数，并采用均匀分布法和Hammersley序列采样法确定了采样点的分布。论文采用多色集合理论建立检测规划模型，将零件的特征信息同检测规划知识紧密的联系到一起，彼此之间产生关联；然后，主要利用多色集合理论中的着色的逻辑运算，并结合模糊数学进行决策推理获得合理的规划结果。本课题所设计的面向CAD/CAM的零件检测规划原型系统，是在PRO/E实体设计平台上利用Visual Studio2008进行开发的。系统基于Windows XP操作系统，采用MicrosoftAccess数据库进行管理，最后设计了的用户界面并验证了相关技术。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-22
  1.1 引言  10-12
    1.1.1 先进制造技术与三坐标测量机  10-11
    1.1.2 基于 CAD 的三坐标测量机检测规划系统  11-12
  1.2 基于 CAD 的计算机辅助检测规划系统的研究现状  12-16
    1.2.1 国外研究现状  12-14
    1.2.2 国内研究状况  14-16
  1.3 多色集合理论  16-18
    1.3.1 多色集合理论的提出与发展  16-17
    1.3.2 多色集合理论在我国的应用现状  17-18
  1.4 课题来源及研究意义  18-22
    1.4.1 课题来源  18
    1.4.2 课题研究内容与科学意义  18-19
    1.4.3 本课题章节安排和组织结构  19-22
第2章基于三维 CAD 的三坐标测量机检测规划的分析与总体设计  22-32
  2.1 检测规划所包含的功能构成框架  22-28
    2.1.1 测量信息的生成与获取  24-25
    2.1.2 确定工件的放置及建立零件坐标系  25
    2.1.3 测头选择及测量方向的确定  25-27
    2.1.4 测量点数量的确定及分布  27-28
    2.1.5 路径规划及仿真  28
    2.1.6 执行检测并分析测量结果  28
  2.2 技术难点及解决方案  28-31
    2.2.1 零件测量信息建模  28-29
    2.2.2 测头及测量方向的选择  29-31
    2.2.3 采样策略分析  31
  2.3 本章小结  31-32
第3章基于多色集合理论的零件测量信息及检测规划建模分析  32-44
  3.1 建模的目的及现有建模方法  32-33
  3.2 多色集合的数学表达  33-34
  3.3 基于多色集合理论的零件测量信息建模  34-39
    3.3.1 零件测量信息的表达  34-36
    3.3.2 基于零件测量信息的 PS 层次结构模型的建立与描述  36-39
  3.4 基于多色集合理论的测头优化选择建模  39-41
  3.5 基于多色集合理论的采样策略分析建模  41-43
  3.6 本章小结  43-44
第4章基于数学模型的测头选择方法与采样策略研究  44-58
  4.1 工件的放置及找正  44
  4.2 测头优化选择  44-46
    4.2.1 确定候选集测头  44-45
    4.2.2 单个特征的测头优化选择  45
    4.2.3 零件整体的测头优化选择  45-46
    4.2.4 测头方向的选择  46
  4.3 采样策略的优化选择  46-49
    4.3.1 采样策略的生成  47-48
    4.3.2 采样点分布研究  48-49
  4.4 实例分析  49-56
    4.4.1 被测零件检测规划技术分析  50-52
    4.4.2 进行测头选择  52-56
  4.5 本章小结  56-58
第5章基于 Pro/E 的检测规划系统的设计与实现  58-66
  5.1 系统开发环境  58
  5.2 Pro Engineer 5.0 二次开发  58-60
  5.3 系统主要功能模块的设计及实现  60-65
    5.3.1 系统结构  60
    5.3.2 系统设计流程图  60
    5.3.3 系统的主要界面  60-65
  5.4 本章小结  65-66
结论  66-68
参考文献  68-72
攻读硕士学位期间所发表的论文  72-74
致谢  74

基于多色集合理论的智能三坐标测量检测规划技术研究

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