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复杂曲面布点策略与误差评定方法研究

作　者: 张松
导　师: 何改云
学　校: 天津大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 复杂曲面布点策略形位误差最小二乘法投影法
分类号: TH161
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 88次
引　用: 2次
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内容摘要

随着现代制造业的快速发展,人们对零部件轮廓构造提出多元化要求的同时,对零部件表面质量的要求也相应提高。加工质量推动着几何量检测技术的发展。布点方法与误差评定算法对提高检测质量和效率有着直接的影响。本文主要对复杂曲面的布点策略和误差评定方法进行了研究。本文首先对复杂曲面测点分布问题进行了研究,提出了一种基于距离的曲线、曲面布点方法。根据曲线-曲面的关系,在对曲线布点方法进行研究的基础上,将其扩展来解决曲面的采样问题。根据加工要求对曲线进行初始测点分割,然后逐层求精、迭代选点,实现了曲线的自适应布点。进而应用初始网格点与基于距离的迭代选点相结合的采样方法,实现了曲面测点的自适应分布。该方法使测点能够随曲面曲率变化进行疏密分布,有效的反映曲面的拓扑信息。其次,对复杂曲面的误差评定方法进行了研究。利用最小二乘法构建误差评定的目标函数。通过对齐局部坐标系和构建点对约束条件,优化了初始条件,然后应用迭代最近点(ICP)算法,对影响曲面位移与旋转的六个参数进行优化,从而完成了复杂曲面轮廓度误差的评定工作。根据加工中的基准情况和曲面成型理论,针对大坡度以及曲率变化平缓的曲面提出了投影转换坐标、用平面度最小区域法求解的方法。最后利用仿真实验对上述算法进行了相关验证。采用基于距离的曲面布点方法,对仿真曲面进行自适应布点,并通过添加误差项来模拟真实测点,然后应用ICP法和投影法分别对其进行了误差评价。实验表明,文中方法稳定有效,具有实用性。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-15
  1.1 引言  8
  1.2 课题研究背景  8-11
    1.2.1 曲面测量  8-10
    1.2.2 复杂曲面误差评定  10-11
  1.3 国内外发展现状及存在问题  11-13
  1.4 课题来源与研究内容  13-15
第二章复杂曲面造型理论  15-22
  2.1 曲面表示方法  15-16
  2.2 曲面论预备知识  16-18
  2.3 B 样条的定义与性质  18-20
  2.4 反求控制点  20-21
  2.5 本章小结  21-22
第三章曲面布点策略研究  22-38
  3.1 常见曲面布点方法  23-28
    3.1.1 模型已知的曲面采样方法  23-26
    3.1.2 模型未知的曲面采样方法  26-28
  3.2 基于距离的曲线布点方法  28-33
    3.2.1 布点模型与算法  29-31
    3.2.2 仿真实验  31-33
  3.3 基于距离的曲面布点方法  33-35
    3.3.1 布点模型与算法  33-35
    3.3.2 仿真实验  35
  3.4 曲面检测路径规划  35-36
  3.5 本章小结  36-38
第四章复杂曲面误差评定方法研究  38-55
  4.1 轮廓度与公差带  38-39
  4.2 误差评定模型  39-41
  4.3 最小二乘法  41-48
    4.3.1 数学模型  41-42
    4.3.2 局部坐标系对齐  42-45
    4.3.3 迭代最近点算法  45-46
    4.3.4 曲面误差评定  46-48
  4.4 投影法  48-52
    4.4.1 数学模型  48-49
    4.4.2 平面度评定方法  49-50
    4.4.3 曲面误差评定  50-52
  4.5 仿真实验  52-54
  4.6 本章小结  54-55
第五章曲面检测仿真实验  55-59
  5.1 检测仿真实验  55-58
  5.2 本章小结  58-59
第六章总结与展望  59-61
  6.1 总结  59
  6.2 展望  59-61
参考文献  61-65
发表论文和参加科研情况说明  65-66
附录  66-70
致谢  70

复杂曲面布点策略与误差评定方法研究

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