自由曲面配准技术

讨论了自由曲面形状误差检测方法,研究了自由曲面配准技术.采用简单的方法定义测量数据与自由曲面的中心坐标系,并使用主轴法进行预配准,为后续精确配准提供了可靠的初值,避免常规方法易陷入局部最优解的问题.提出了曲面精确配准的迭代优化方法,该方法通过修改目标函数以及适当选取偏差阈值,有效降低局部大误差点对配准结果产生的影响.实验结果表明文中算法的有效性.     

基于数据拟合提高非球曲面面形精度的方法

介绍了采用LVDT在线测量非球曲面的原理,并给出最小二乘数据拟合处理方法;通过试验加工球面和非球面元件,利用LVDT测量头进行在位检测,评估面形精度,经数据拟合插补和误差控制,并采用激光干涉仪测量验证后表明,该算法可以应用于高精度非球面测量及加工误差补偿程序,以提高非球曲面加工精度.     

自由曲面CMM测量测头半径补偿方法

测量机测量曲线和曲面时获取的数据是测头中心坐标值.因此必须对测头半径进行补偿.在总结目前测头补偿方法的基础上,提出以达到测量目的为宗旨,将自由曲面测量分为检测模式和重构模式,根据测量模式采取不同方法对测头半径进行补偿.检测模式下通过比较测头半径与测点到被测曲面的距离大小来判断曲面是否合格,重构模式下通过求取测头球心面的...     

基于图形制导的复杂曲面最佳匹配的一种算法

通过对自由曲面精度检测的研究,针对检测过程中出现的基准不重合现象,提出了一种基于图形制导的自由曲面最佳匹配分析算法。该算法首先利用参数曲面的几何不变性使匹配曲面达到较好的初始位置,然后根据随机或交互选取的数据点利用优化算法对曲面进行匹配计算。结果表明 :该算法可以有效地消除基准不重合误差,同时算法具有较好的抗发散性。这一算法已在反求工程 CAD系统 RE-SOFT中取得了很好的应用效果。     

光学非球曲面中高频面形误差的控制与补偿技术研究

本文分析了非球曲面中、高频面形误差的产生原因及作用机理,对面形精度有直接影响的切削刀具、切削参数、加工路径、切削状态、测量方法、工作环境等因素,提出了优化选择的规则和控制策略;给出了减小误差的补偿原理和编程设计方法,并在数控机床上进行了编程补偿试验,结果证明面形误差得到了有效控制。     

逆向工程中曲面重构算法研究与实现

给出了基于坐标测量机测得的海量数据重新构造样板物体的数字化表面模型的算法流程。该算法首先利用部分测量数据构造张量积的B样条网格曲面,通过确定适当的检查点,并计算检查点到所构造的B样条网格曲面间的距离,从而控制重构曲面的构造精度。讨论了与文中算法相关的空间点到NURBS曲面间的距离计算等问题。给出了1个工程应用实例,表明该算法稳定可靠、效率较高。     

涡轮叶片叶面B-spline曲面层次化拟合方法

航空发动机涡轮叶片表面形状复杂,其三维重构是叶片成型精度分析以及质量控制的重要手段。涡轮叶片叶面是一个复杂的自由曲面,其拟合是重构涡轮叶片的关键步骤之一。本文以涡轮叶片叶面拟合为研究对象,提出一种B-spline曲面层次化拟合方法,该方法首先构建网格曲面的多分辨率模型,然后完成该多分辨率三角网格模型的参数化,最后在多分辨率三角网格的基础上通过粗略拟合、精确拟合以及最终拟合3个主要步骤完成曲面拟合。该方法可以完成高阶连续自由曲面的拟合,适用于海量测量数据的快速拟合,具有较高效率并且拟合结果精度高。     

基于散乱数据的飞机外形曲面重构

针对基于散乱数据的飞机外形曲面重构问题,在拟合曲面节点矢量的确定方法和数据点在曲面上投影点的计算方法两个方面对已有的曲面拟合算法进行了改进,提高了曲面拟合的精度和效率,并给出了应用实例。     

复杂曲面铝反射镜磁流变抛光工艺优化

采用超精密车削加工的复杂曲面铝反射镜只能满足红外光学系统的应用需求,若要满足更高需求的应用场合,需要进一步提升反射镜面形精度。磁流变抛光能够进行确定性修形,在复杂曲面加工中具有独特优势,但是复杂曲面连续变化的面形特征,在磁流变抛光时会导致去除函数不稳定,影响误差收敛效率和加工精度。从高精度复杂曲面铝反射镜的应用需求出发,提出了复杂曲面局部区域磁流变抛光去除函数的动态建模方法,给出了驻留时间求解算法,以平均曲率变化最小为原则,设计了抛光路径优化算法,针对该算法计算速度慢的问题,提出了优化策略,并通过试验进行了验证,最终加工的复杂曲面铝反射镜的面形误差为0.216λ PV、0.033λ RMS （λ=632.8 nm）。     

复杂曲面五轴数控加工中刀具位置优化

针对复杂曲面五轴数控加工的刀具位置优化进行了研究并提出了一种基于五轴数控加工中非线性误差的分析和补偿的刀具位置优化方法。首先,简述了曲面加工中所用的平底圆角铣刀刀具位置的计算方法;然后,对刀具位置进行非线性误差分析并建立非线性误差模型,并基于这个模型得出插补段的最大非线性误差;接着通过对非线性误差模型中的非线性误差进行检测计算和补偿,最终得到满足加工精度要求的刀具位置。最后对该方法进行了模拟仿真。模拟的结果显示非线性误差的补偿对复杂曲面数控切削成形的几何精度有很重要的影响。     

自由曲面结构磁性抛光去除试验研究

磁性抛光因柔性工具的工件表面适应性高而具有较好的应用潜力。自行设计抛光工具头,制备磁性抛光体,搭建试验平台,并对不锈钢平面工件进行定点抛光试验,平均去除效率为0.231μm/10min,且工件表面质量得到了很大的改善,验证了该磁性抛光方法的可行性。继而对两种自由曲面结构工件进行抛光:一是采用工具头水平移动式、工具头等高线移动式两种不同的抛光进给运动方式对不同曲率的不锈钢工件进行抛光去除试验,试验证明:两种抛光方式对每个曲率的轮廓均有去除能力,去除量在0.14~1.33μm之间;二是对3D打印的光敏树脂微结构自由曲面定点抛光,单位时间去除效率在8.957~12.587μm/10min之间,且改善了轮廓的光滑度。初步试验表明,磁性抛光方法对两种自由曲面结构均有一定的去除能力,可进一步探索磁性抛光技术应用于自由曲面结构确定性抛光。     

慢刀伺服加工自由曲面的表面形貌预测

本文通过建立自由曲面车削加工的仿真预测模型,在加工前进行参数优选.该模型考虑了刀具几何形状、切削用量及刀具轨迹点和插补方法对加工后自由曲面的表面形貌的影响.对渐进式近视镜片光学元件进行了加工实验,实测粗糙度R_a=31nm,仿真得到粗糙度R_a=23nm.实验验证了仿真模型的有效性.     

Multi-parameter optimization of machining impeller surface based on the on-machine measuring technique

Selecting the optimal machining parameters for impeller surface is a challenging task in the automatic manufacturing industry, due to its free-form surface and deep-crooked flow channel. Existing experimental methods require lots of machining experiments and off-line tests, which may lead to high machining cost and low efficiency. This paper proposes a novel method of machining parameters optimization for an impeller based on the on-machine measuring technique. The absolute average error and standard deviation of the measured points are used to define the grey relational grade for reconstructing the objective function, and the complex problem of multi-objective optimization is simplified into a problem of single-objective optimization. Then, by comparing the values of the defined grey relational grade in a designed orthogonal experiment, the optimal combination of the machining parameters is obtained. The experiment-solving process of the objective function corresponds to the minimization of the used errors, which is advantageous to reducing the machining error. The proposed method is efficient and low-cost, since it does not require re-clamping the workpiece for off-line tests. Its effectiveness is verified by an on-machine inspection experiment of the impeller blade.     

基于三次样条的离散点曲面构建算法

离散点曲面构建算法采用平行网格构造曲面,利用三次样条函数和参数样条对列表点进行行列两个方向的插补,采用局部回弹法进行曲线光顺,构造出适于数控加工的网格曲面。     

伺服加工平台的综合误差建模与补偿

伺服加工平台的几何误差是影响工件加工形貌精度的重要因素。在多体系统理论的基础上,首先,运用低序体阵列描述伺服平台多体系统的拓扑结构,建立各相邻体间的齐次变换矩阵,构建其综合误差模型;其次,利用雷尼绍测量系统对平台的定位误差、直线度误差、俯仰误差、偏摆误差以及两轴之间的垂直度误差进行辨识,将辨识得到的误差值代入构建的模型得出平台几何综合误差;最后,选择凸锥面、平面、球面3种面型工件补偿试验,对误差模型进行原理性验证。研究表明,经补偿后加工所得3种面型工件表面精度均提高了25%左右,证实了提出的补偿方法可用于伺服加工平台几何误差控制。     

大型复杂曲面零件加工精度评定问题研究

通过对两组数据进行初始匹配和精确匹配,然后计算测量点到CAD模型面的距离得到该测量点的加工残差,从而实现对大型复杂曲面类零件加工精度的评定.结果表明:该方法易于实现、算法稳定,具有实用性.     

工艺装备结构与孔系加工精度的工艺分析

根据公差项目的特征要求，对某产品零件孔系加工的生产实际进行了工艺分析，对造成零件孔系加工误差的各项因素进行了定性和定量分析，找出了造成误差的根本原因是工艺装备结构设计带来的系统误差过大和加工工艺方法的缺陷的影响。在此分析的基础上对工艺装备的设计进行了改进，并对加工工艺进行了相应的调整，达到了预期的加工目的。这种技术工作方法，对生产现场的工程技术人员来说是基本要求，也是解决机械制造工艺问题的有效途径。     

复合材料自动铺带技术研究——曲面铺带轨迹算法

为满足自动铺带成型工艺要求,在自由曲面上规划预浸带轨迹。采用三角形网格划分逼近自由曲面方法,将商业CAD软件导出曲面的表面三角化数据格式（STL）文件用于曲面分析,对网格信息重构,建立点、边、面之间的关联信息。算法中应用“自然路径”原理在曲面上规划预浸带轨迹,研究了曲面边界处轨迹计算问题,提出了过三角形顶点出现“奇异性”问题的解决方法。通过在曲面上求解预浸带轨迹,证明了该算法的可行性。