T樣條曲面加工誤差在機(jī)檢測與補(bǔ)償關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、自由曲面零件越來越廣泛的應(yīng)用對自由曲面的精密化制造提出了更高的要求，傳統(tǒng)的自由曲面加工誤差檢測與補(bǔ)償方法中間過程需要進(jìn)行工件的轉(zhuǎn)移、重復(fù)裝夾定位等繁瑣操作，在數(shù)字化制造技術(shù)快速發(fā)展的今天逐漸顯示出其不足之處。而在另一方面，在機(jī)檢測技術(shù)的出現(xiàn)允許在加工機(jī)床上直接對工件進(jìn)行檢測，很好地避免了傳統(tǒng)方法中大量的輔助時(shí)間和重定位等問題，但同時(shí)也提出了新的挑戰(zhàn)。檢測的精度和效率是自由曲面檢測中的主要要求，由于在機(jī)檢測過程占用了機(jī)床的加工時(shí)間，因而自

2、由曲面的在機(jī)檢測相比于離線檢測對效率的要求更為嚴(yán)苛。本文針對自由曲面在機(jī)檢測的特點(diǎn)，提出了一套高效的自由曲面的加工誤差在機(jī)檢測與補(bǔ)償方法。利用加工曲面的在機(jī)檢測數(shù)據(jù)和鏡像補(bǔ)償模型對設(shè)計(jì)曲面的控制頂點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整分別得到加工曲面和補(bǔ)償曲面，實(shí)現(xiàn)對自由曲面加工誤差的在機(jī)檢測與補(bǔ)償。本文主要完成了以下幾項(xiàng)工作。
　　1.提出多點(diǎn)約束下T樣條曲面的重建方法，建立了T樣條曲面重建中控制頂點(diǎn)的迭代調(diào)整流程。首先研究了單點(diǎn)約束下T樣條曲面的重建方法

3、，基于約束優(yōu)化方法對T樣條曲面上與約束點(diǎn)相聯(lián)系的控制頂點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了單點(diǎn)約束下T樣條曲面的重建。然后分析了多點(diǎn)約束下T樣條曲面控制頂點(diǎn)調(diào)整過程中的相互重疊問題，通過迭代調(diào)整過程使得設(shè)計(jì)曲面發(fā)生變形，最終完成對所有約束點(diǎn)進(jìn)行擬合。
　　2.針對自由曲面控制頂點(diǎn)的作用域，提出了一種基于曲面敏感點(diǎn)的采樣點(diǎn)選擇方法。首先，對自由曲面控制頂點(diǎn)對曲面的貢獻(xiàn)進(jìn)行了分析，針對多點(diǎn)約束下自由曲面的重建方法提出了基于曲面敏感點(diǎn)的采樣點(diǎn)選擇方法。針

4、對帶關(guān)鍵區(qū)域的自由曲面檢測提出了基于T樣條曲面的采樣點(diǎn)局部細(xì)化方法?；谇婷舾悬c(diǎn)的采樣點(diǎn)選擇方法結(jié)合T樣條曲面的局部細(xì)化能力實(shí)現(xiàn)了自由曲面檢測中采樣點(diǎn)的局部細(xì)化，可以根據(jù)曲面不同區(qū)域的優(yōu)先級別設(shè)置不同密度的采樣點(diǎn)，有利于提高自由曲面檢測的效率，達(dá)到檢測資源最大化有效使用。
　　3.針對傳統(tǒng)的自由曲面加工誤差檢測中需要進(jìn)行工件轉(zhuǎn)移、重新裝夾定位等問題，提出了基于曲面控制頂點(diǎn)調(diào)整的曲面加工誤差在機(jī)檢測方法。該方法結(jié)合了多點(diǎn)約束下自由

5、曲面的重建理論，可以通過對相對少的采樣點(diǎn)檢測完成曲面加工誤差檢測與評估，提高了自由曲面加工誤差在機(jī)檢測的效率。
　　4.針對帶關(guān)鍵區(qū)域的自由曲面各區(qū)域檢測與加工精度的要求不同，提出了一種帶關(guān)鍵區(qū)域的自由曲面加工誤差檢測與補(bǔ)償方法，利用T樣條曲面對曲面關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行采樣點(diǎn)細(xì)化，提高了曲面關(guān)鍵區(qū)域的檢測與補(bǔ)償精度。首先利用T樣條曲面的局部細(xì)化對曲面的關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行細(xì)化，采用基于曲面敏感點(diǎn)法的采樣點(diǎn)選擇方法對曲面的采樣點(diǎn)進(jìn)行選擇，在曲面的關(guān)

6、鍵區(qū)域配置更多的采樣點(diǎn)，提高曲面關(guān)鍵區(qū)域的重建精度，實(shí)現(xiàn)對曲面關(guān)鍵區(qū)域更高精度的加工誤差檢測與補(bǔ)償。
　　5.在理論研究成果的基礎(chǔ)上，通過具體的自由曲面加工實(shí)驗(yàn)對所提的自由曲面加工誤差在機(jī)檢測與補(bǔ)償方法進(jìn)行了驗(yàn)證。首先，通過對一張NURBS曲面的加工、檢測與補(bǔ)償驗(yàn)證了基于自由曲面控制頂點(diǎn)調(diào)整的曲面重建方法在自由曲面加工誤差在機(jī)檢測與補(bǔ)償?shù)挠行?。然后，對一張帶關(guān)鍵區(qū)域的T樣條曲面進(jìn)行加工實(shí)驗(yàn)研究，采用基于曲面敏感點(diǎn)的采樣點(diǎn)選擇方法