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复杂曲面检测路径规划及轮廓度误差评定方法研究

作　者: 刘欣
导　师: 何改云
学　校: 天津大学
专　业: 机械工程
关键词: 复杂曲面路径规划轮廓度误差最小区域法
分类号: TG806
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

复杂曲面类零件在机械、航空航天和国防等行业有着广泛应用，其形状误差对零件的质量和性能有着重要影响，研究高效率、高精度的测量技术和几何误差评定方法具有重要的理论意义和实际应用价值。本文主要对复杂曲面检测路径规划和轮廓度误差评定方法进行了研究。首先，对复杂曲面检测路径规划问题进行了研究，提出一种生成无碰撞最优路径的方法。首先确定检测点对应的回退点和定位点，构造距离矩阵，然后利用遗传算法对检测点的测量顺序进行优化，形成初始路径，再通过判断测头的运动扫描体与曲面零件的表面是否发生干涉进行碰撞检测，若碰撞则添加避障点，并修改距离矩阵，重复以上步骤，经过反复迭代最终生成一条无碰撞且尽可能短的检测路径。其次，对复杂曲面的轮廓度误差评定进行了研究。利用最小区域法构造误差评定的数学模型。首先通过粗匹配消除系统误差，使测点集和设计曲面保持大致相同的位姿；然后采用分割球面逼近方法求解测量点到设计曲面轮廓的最短距离，并分别利用改进单纯形法和差分进化算法对影响测点集位姿的六个参数进行优化，使测点集到设计曲面的最大距离达到最小，从而得到复杂曲面的轮廓度误差值。最后，利用仿真实验对上述方法进行了验证。采用遗传算法进行路径优化，并通过GRIP语言对UG软件进行二次开发，实现碰撞检测和避障点添加，完成了路径规划。对测量点添加随机误差，生成仿真实测点，将分割球面逼近方法与改进单纯形法和差分进化算法分别结合进行了误差评定。仿真结果验证了文中所述方法的有效性和可行性。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-14
  1.1 课题来源  8
  1.2 课题研究背景及意义  8-10
    1.2.1 曲面测量  8-9
    1.2.2 曲面误差评定  9-10
  1.3 国内外研究状况及存在问题  10-13
  1.4 本文主要研究内容  13-14
第二章复杂曲面数学模型和造型分析软件  14-23
  2.1 NURBS 曲线曲面的插值计算  14-19
    2.1.1 NURBS 曲线的插值计算  14-16
    2.1.2 NURBS 曲面的插值计算  16-19
  2.2 UG/Open GRIP  19-22
    2.2.1 GRIP 简介  19-20
    2.2.2 GRIP 的 NURBS 曲面造型和分析功能  20-22
  2.3 本章小结  22-23
第三章复杂曲面检测路径规划研究  23-37
  3.1 检测点法向量的计算  23-25
    3.1.1 计算检测点法向量的常用方法  23-24
    3.1.2 基于 UG/ GRIP 计算检测点法向量  24-25
  3.2 检测路径的优化  25-30
    3.2.1 检测路径的构成  25-26
    3.2.2 基于遗传算法的检测路径优化  26-30
  3.3 碰撞检测和碰撞规避  30-33
    3.3.1 碰撞检测  30-31
    3.3.2 碰撞规避  31-33
  3.4 生成检测路径  33-34
  3.5 仿真实验  34-36
  3.6 本章小结  36-37
第四章复杂曲面误差评定方法研究  37-54
  4.1 曲面误差评定的数学模型  37-39
    4.1.1 面轮廓度定义  37-38
    4.1.2 基于最小区域法的误差评定模型  38-39
  4.2 局部坐标系对齐  39-41
  4.3 计算测量点到设计曲面的最短距离  41-45
    4.3.1 分割球面逼近方法  41-44
    4.3.2 基于 UG/ GRIP 的计算方法  44-45
  4.4 曲面轮廓度误差计算  45-51
    4.4.1 构造目标函数  45
    4.4.2 优化目标函数求解轮廓度误差  45-50
    4.4.3 曲面误差评定流程  50-51
  4.5 仿真实验  51-52
  4.6 本章小结  52-54
第五章曲面检测仿真实验  54-59
  5.1 曲面误差检测流程  54
  5.2 检测仿真实验  54-58
    5.2.1 检测路径规划  55-56
    5.2.2 误差评定  56-58
  5.3 本章小结  58-59
第六章总结与展望  59-61
  6.1 总结  59-60
  6.2 展望  60-61
参考文献  61-64
发表论文和参加科研情况说明  64-65
附录  65-69
致谢  69

复杂曲面检测路径规划及轮廓度误差评定方法研究

内容摘要

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