面向飛機(jī)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(yīng)用到很多領(lǐng)域，而曲面測量點(diǎn)采集是反求工程和曲面測量的關(guān)鍵步驟，因此對曲面測量的研究對于工程實(shí)踐具有重要指導(dǎo)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(biāo)測量機(jī)CMM作為接觸式測量方式，其智能化高、可靠性強(qiáng)，能夠高效、高精度地對實(shí)物進(jìn)行測量，因此被廣泛應(yīng)用。本文以提高CMM測量效率為出發(fā)點(diǎn)，對曲面的測量規(guī)劃方案以及重構(gòu)曲面的方法進(jìn)行了研究。
　　本文對CMM的組

2、成及操作流程進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，對比了常用的測頭半徑補(bǔ)償方法，得出了測頭半徑補(bǔ)償?shù)淖顑?yōu)方法——四點(diǎn)共球法。提出測量曲面時(shí)，應(yīng)關(guān)閉CMM的自動(dòng)補(bǔ)償功能，先測得測頭球心的坐標(biāo)，再利用四點(diǎn)共球法補(bǔ)償，得出被測曲面的實(shí)際坐標(biāo)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(shè)置了避障點(diǎn)。
　　對于數(shù)學(xué)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(yīng)數(shù)字化算法，此算法可以將隨機(jī)網(wǎng)格收斂為矩形拓?fù)渚W(wǎng)格，通過算法的實(shí)現(xiàn)，可實(shí)現(xiàn)測量點(diǎn)的

3、自適應(yīng)分布，即曲面曲率大的地方采樣點(diǎn)分布密集，曲率小的地方采樣點(diǎn)稀疏，這樣采樣點(diǎn)就可以有效的反映曲面的拓?fù)湫畔ⅰＴ诖嘶A(chǔ)上對曲率測度進(jìn)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(diǎn)的彎曲程度，并且結(jié)合實(shí)例驗(yàn)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(jìn)行了研究，合理地確定了自由曲面測量點(diǎn)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(shí)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(chǔ)上進(jìn)行采樣，此時(shí)初始曲面轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)模型已知的曲面，即可運(yùn)用數(shù)學(xué)模型已知的曲面自適應(yīng)數(shù)字化算法對測量點(diǎn)進(jìn)行自適應(yīng)分布。通過飛機(jī)復(fù)合材料模具對此方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真，驗(yàn)證測量點(diǎn)分布合理。
　　介紹了規(guī)則點(diǎn)的NURBS曲面擬合方法和散亂點(diǎn)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(dǎo)入CMM，對曲面進(jìn)行測量，得到數(shù)據(jù)點(diǎn)后對其進(jìn)行NURBS曲面擬合，驗(yàn)證上述測量規(guī)劃方法的可行性。通過以上規(guī)劃，