Pro/E3D模型的圓柱凸輪廓面三坐標(biāo)測(cè)量

對(duì)數(shù)學(xué)模型未知的凸輪輪廓測(cè)量,通常采用均勻分度測(cè)量法,測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)、精度差、數(shù)據(jù)量大,為后期數(shù)據(jù)分析帶來(lái)不便。凸輪曲線為規(guī)律曲線,有著嚴(yán)格的數(shù)學(xué)模型,沒(méi)有必要對(duì)輪廓上全部點(diǎn)位進(jìn)行測(cè)量。基于以上原因,為了提高凸輪輪廓曲線的檢測(cè)速度和精度,較好的反應(yīng)凸輪輪廓信息,提出了基于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(coordinatemeasuringmachine,cmm)的凸輪輪廓自適應(yīng)測(cè)量方法。測(cè)點(diǎn)分布及數(shù)量由凸輪輪廓本身物理特性決定,測(cè)點(diǎn)數(shù)量明顯降低,測(cè)量結(jié)果可反映輪廓光順度,測(cè)量過(guò)程成閉環(huán)形式,自動(dòng)計(jì)算探測(cè)矢量。實(shí)際測(cè)量結(jié)果表明,自適應(yīng)測(cè)量法操作簡(jiǎn)便,效率高,精度可控,具有較高的應(yīng)用推廣價(jià)值。

針對(duì)采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線存在曲線形狀不準(zhǔn)確、設(shè)計(jì)計(jì)算繁瑣、產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)等缺點(diǎn),介紹了集cad/cae/cam于一體的三維參數(shù)化軟件ugnx在設(shè)計(jì)復(fù)雜圓柱凸輪輪廓曲線中的運(yùn)用。

凸輪機(jī)構(gòu)是一種廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械和控制裝置中的高副機(jī)構(gòu),只要能正確設(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線,就可以通過(guò)凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。針對(duì)傳統(tǒng)凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)方法的缺陷和不足,本文介紹了集cad/cae/cam于一體的三維參數(shù)化軟件ugnx在設(shè)計(jì)復(fù)雜圓柱凸輪輪廓曲線中的應(yīng)用,為優(yōu)化凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)方法提供了一定的參考依據(jù)。

在分析了弧面凸輪廓面數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)弧面凸輪廓面進(jìn)行了等徑點(diǎn)位測(cè)量,并提出了一種逐點(diǎn)比較法,將所有的測(cè)量數(shù)據(jù)用于確定凸輪坐標(biāo)系與測(cè)量坐標(biāo)系的位置關(guān)系。用非均勻b樣條曲線擬合所有凸輪坐標(biāo)系中的點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù),由擬合曲線和滾子共軛運(yùn)動(dòng)的嚙合方程求解實(shí)際共軛運(yùn)動(dòng),從而評(píng)價(jià)弧面凸輪廓面的傳動(dòng)質(zhì)量。最后,通過(guò)一個(gè)檢測(cè)實(shí)例驗(yàn)證了該算法的正確性和可行性。

為了能夠在接觸式自由曲面輪廓測(cè)量過(guò)程中放寬對(duì)工件位置調(diào)整的要求并提供高精度的測(cè)量結(jié)果,本文運(yùn)用最小二乘法的基本原理,提出了一個(gè)可通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)擬合出一個(gè)最佳位置放置參數(shù)的數(shù)學(xué)模型。該模型能同時(shí)校正自由曲面放置時(shí)存在的繞x、y、z軸的微小旋轉(zhuǎn)量及沿x、y、z方向上的微小偏離量所造成的測(cè)量誤差。大量數(shù)學(xué)模擬結(jié)果表明,該模型在恢復(fù)上述誤差源上具有很高的精度,可精確地恢復(fù)1cm以下的偏心和0.1°以下的旋轉(zhuǎn)量。對(duì)一實(shí)際自由曲面的測(cè)量結(jié)果表明,該模型可靠有效,為接觸式三坐標(biāo)測(cè)量自由曲面輪廓提供了寬松的鏡子放置條件,同時(shí)提供了可靠的測(cè)量結(jié)果。其分析數(shù)據(jù)的基本原理對(duì)其它非接觸式的自由曲面的輪廓測(cè)量同樣具有較高的參考價(jià)值。

以某礦所使用的圓柱凸輪機(jī)構(gòu)中的凸輪凹槽輪廓線的設(shè)計(jì)為例,簡(jiǎn)單介紹了反求設(shè)計(jì)的分析理論和設(shè)計(jì)方法,并用運(yùn)動(dòng)分析軟件證明了反求設(shè)計(jì)的分析理論和設(shè)計(jì)方法的可行性。

以某礦所使用的圓柱凸輪機(jī)構(gòu)中的凸輪凹槽輪廓線的設(shè)計(jì)為例．簡(jiǎn)單介紹了反求設(shè)計(jì)的分析理論和設(shè)計(jì)方法，并用運(yùn)動(dòng)分析軟件證明了反求設(shè)計(jì)的分析理論和設(shè)計(jì)方法的可行性。

介紹圓柱度的概念及常用測(cè)量方法,分析三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)檢測(cè)圓柱度的過(guò)程,根據(jù)檢測(cè)過(guò)程闡明引起測(cè)量誤差的因素,給出圓柱度的三坐標(biāo)檢測(cè)需要注意的重要參數(shù)設(shè)置。

在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的基礎(chǔ)上給出了一種數(shù)字化測(cè)量曲面輪廓的方法,通過(guò)測(cè)球半徑的補(bǔ)償、坐標(biāo)系的建立、最佳測(cè)量路徑的規(guī)劃以及混合編程掃描,提高了測(cè)量精度及掃描測(cè)量的效率,而且采集到的數(shù)據(jù)可以反映曲面的幾何特征,并以實(shí)例對(duì)該方法進(jìn)行說(shuō)明,得到了數(shù)字化的曲面輪廓數(shù)據(jù)。

文章建立了凸輪廓線的極徑值序列灰關(guān)聯(lián)模型,通過(guò)分析凸輪廓線的輪廓度來(lái)評(píng)價(jià)被測(cè)凸輪的合格性。設(shè)計(jì)了非接觸式凸輪廓線檢測(cè)系統(tǒng),能夠檢測(cè)凸輪的極徑值,并根據(jù)灰關(guān)聯(lián)模型的評(píng)定結(jié)果自動(dòng)分揀合格凸輪。對(duì)汽車(chē)制動(dòng)系上的某型凸輪進(jìn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于灰關(guān)聯(lián)模型的凸輪廓線檢測(cè)系統(tǒng)的合格性評(píng)估誤差在[0.02,0.05]之間,合格性評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)差為0.084,文中設(shè)計(jì)的檢測(cè)系統(tǒng)的精度是傳統(tǒng)方法的5倍以上。基于灰關(guān)聯(lián)模型的凸輪廓線檢測(cè)系統(tǒng)更適合于凸輪的批量檢測(cè)和精細(xì)生產(chǎn)。

二維輪廓三坐標(biāo)點(diǎn)位測(cè)量的方法誤差

對(duì)于嚴(yán)重磨損的凸輪,用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)接觸式測(cè)量,提取凸輪輪廓的數(shù)據(jù),然后導(dǎo)入pro/e軟件進(jìn)行模型重建和局部修正,在ug軟件中完成了數(shù)控加工程序編制,實(shí)現(xiàn)了凸輪的快速反求。利用wenzel三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的自動(dòng)測(cè)量封閉自由曲線功能,減小了提取凸輪輪廓數(shù)據(jù)的工作量。

在圓柱殼體上切割大直徑偏心圓孔和變角度坡口一直是機(jī)械加工中的一個(gè)難題。因此,研究一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、精度及自動(dòng)化程度都比較高,可以完成直徑大于1.2m的相貫線曲線切割的火焰切割機(jī)具有十分重要的意義。在研究國(guó)內(nèi)外類(lèi)似設(shè)備及技術(shù)的基礎(chǔ)上,提出一種新的圓柱面大直徑孔火焰切割機(jī)的設(shè)計(jì)方案。利用作圖法完成了切割機(jī)垂直升降機(jī)構(gòu)中的凸輪輪廓的設(shè)計(jì),為圓柱面大直徑孔火焰切割機(jī)凸輪輪廓設(shè)計(jì)提出了參考。

針對(duì)新型立式六缸鉆井泵中的圓柱偏心凸輪機(jī)構(gòu),進(jìn)行了活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究,設(shè)計(jì)了動(dòng)力端凸輪機(jī)構(gòu),分析了偏心凸輪對(duì)排量不均度的影響,運(yùn)用軟件繪制偏心凸輪的輪廓線。研究結(jié)果對(duì)六缸鉆井泵的圓柱偏心凸輪的設(shè)計(jì)、制造提供了理論依據(jù)。

介紹用pro/e軟件設(shè)計(jì)天圓地方模型,對(duì)初學(xué)者正確使用pro/e提高繪圖質(zhì)量和效率很有幫助。

三坐標(biāo)測(cè)量對(duì)現(xiàn)代產(chǎn)品加工的監(jiān)測(cè)與質(zhì)量控制,特別是逆向工程具有重要的意義。高校開(kāi)展三坐標(biāo)測(cè)量工程訓(xùn)練可以促進(jìn)在校生認(rèn)識(shí)當(dāng)今制造業(yè)的前沿技術(shù),激發(fā)創(chuàng)新思維。但是由于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)臺(tái)套數(shù)少,本身又結(jié)構(gòu)精密、操作技巧性高,應(yīng)用在工程訓(xùn)練中遇到了不少困難,文章就三坐標(biāo)測(cè)量實(shí)訓(xùn)課程設(shè)置的整體規(guī)劃與實(shí)施細(xì)節(jié),展開(kāi)了分析與探索。

論述了從三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)得到的數(shù)據(jù)重建模具cad模型的工作過(guò)程,包括點(diǎn)云的預(yù)處理如點(diǎn)云對(duì)齊、誤差點(diǎn)剔除;曲面重構(gòu):包括點(diǎn)云的網(wǎng)格化、孔洞填充、邊界處理、曲面擬合及曲面評(píng)估。利用geomagic軟件完成了對(duì)某梁的逆向設(shè)計(jì),證明了反求工程理論的可行性。

pc-dmis軟件編程中,工件坐標(biāo)系建立的好壞直接影響測(cè)量精度和測(cè)量效率。文章結(jié)合工作實(shí)際,分析了批量工件和單一工件坐標(biāo)系的建立方法。

三坐標(biāo)測(cè)量數(shù)據(jù)的預(yù)處理是逆向工程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),其結(jié)果將直接影響到后期模型重構(gòu)的質(zhì)量和效率。針對(duì)目前cad系統(tǒng)的數(shù)據(jù)預(yù)處理功能存在的問(wèn)題,如處理能力有限,過(guò)多依賴(lài)人工,無(wú)法保證精度等。對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理的功能原理進(jìn)行了研究,主要包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)保存4個(gè)功能模塊。采用vc++和open-gl作為開(kāi)發(fā)工具,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。實(shí)際應(yīng)用表明,所開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)具有較高的數(shù)據(jù)處理效率和質(zhì)量。

在三坐標(biāo)測(cè)量的教學(xué)課程中,選取學(xué)生數(shù)控加工作品為教學(xué)測(cè)量?jī)?nèi)容,開(kāi)展項(xiàng)目式教學(xué),在教學(xué)中讓學(xué)生對(duì)自己作品進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)。實(shí)踐教學(xué)表明,該教學(xué)方法能讓學(xué)生更好地掌握現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的知識(shí)和技能,提高了學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性,學(xué)習(xí)成果較傳統(tǒng)教學(xué)方法更優(yōu)。

針對(duì)盤(pán)形凸輪廓線設(shè)計(jì)工作量大和設(shè)計(jì)精度較低的問(wèn)題,以從動(dòng)件的等速運(yùn)動(dòng)、等加速等減速運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、擺線運(yùn)動(dòng)的位移表達(dá)式出發(fā),提出用極坐標(biāo)矢量解析法設(shè)計(jì)平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪廓線,并且利用該方法推導(dǎo)出了盤(pán)形凸輪廓線方程.

北京南航立科機(jī)械有限公司是中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院下屬的專(zhuān)營(yíng)高科技一體化產(chǎn)品的新型實(shí)體。該公司生產(chǎn)的nhl單立柱式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)．為水平臂移動(dòng)（立柱懸臂）式，具有全鋼制結(jié)構(gòu)、開(kāi)放性好、測(cè)量范圍大的特點(diǎn)。廣泛適用于航空、航天、汽車(chē)、