數(shù)控加工原位在線檢測系統(tǒng)的誤差分析與補(bǔ)償方法研究.pdf

1、制造業(yè)裝備技術(shù)的不斷進(jìn)步，對零件的加工精度和效率等提出了愈來愈高的要求。與規(guī)則零件相比較，復(fù)雜曲面零件的設(shè)計、加工和精度檢測等過程更為復(fù)雜，要求有相應(yīng)的檢測技術(shù)對不同尺度、不同精度要求的各類復(fù)雜曲面加工精度進(jìn)行檢測和保證?；谌鴺?biāo)測量機(jī)的離線檢測技術(shù)常用于精密零件的精度檢測，但具有工件二次裝夾定位誤差問題及大型零件測量的局限性問題。因此，復(fù)雜曲面零件數(shù)控加工后直接進(jìn)行原位加工精度檢測和誤差補(bǔ)償，是實現(xiàn)精密產(chǎn)品閉環(huán)制造模式的有效途徑。本

2、研究在在線檢測系統(tǒng)一次誤差補(bǔ)償（包括預(yù)行程誤差補(bǔ)償、測頭半徑誤差補(bǔ)償）基礎(chǔ)上，深入研究測點規(guī)劃、曲面配準(zhǔn)、二次檢測誤差補(bǔ)償、修復(fù)加工補(bǔ)償?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)方法，通過在線檢測與原位修復(fù)補(bǔ)償加工，提高復(fù)雜曲面零件的加工精度。本文主要內(nèi)容包括以下幾個方面：
　?。?）深入調(diào)研復(fù)雜曲面零件精密數(shù)控加工與檢測的誤差分析與補(bǔ)償?shù)膰鴥?nèi)外研究現(xiàn)狀，對在線檢測系統(tǒng)的機(jī)床誤差和測頭系統(tǒng)誤差分析技術(shù)以及軟件系統(tǒng)的在線檢測方法和誤差補(bǔ)償方法進(jìn)行綜述分析，并指出該

3、領(lǐng)域目前仍然存在的難點問題。
　?。?）開展復(fù)雜曲面零件的測點規(guī)劃研究，針對IGES格式模型建立點、線、面之間的拓?fù)潢P(guān)系，實現(xiàn)模型的拓?fù)渲亟?；提出基于曲面曲率的測點規(guī)劃方法以及基于有理B樣條曲面的控制點反求測點規(guī)劃方法，自適應(yīng)生成曲面的測量點，實現(xiàn)曲面零件的測量；基于原位檢測系統(tǒng)探測所得的測點信息，重構(gòu)B樣條檢測曲面，同時采用K-d樹實現(xiàn)離散點云搜索和采用ICP配準(zhǔn)方法實現(xiàn)離散點云與曲面的配準(zhǔn)，從而完成檢測曲面與理想曲面的配準(zhǔn)，得

4、到曲面零件加工誤差值。
　　（3）基于原位檢測系統(tǒng)的一次誤差補(bǔ)償，即測頭半徑誤差、測頭預(yù)行程誤差和機(jī)床幾何誤差等基本誤差補(bǔ)償，提出基于偏最小二乘回歸分析算法的誤差回歸建模方法，實現(xiàn)曲面零件測點法矢方向的檢測數(shù)據(jù)二次補(bǔ)償；基于曲面零件的加工誤差補(bǔ)償結(jié)果，提出基于曲面零件加工誤差的加工代碼修正方法，生成修復(fù)加工的數(shù)控代碼。
　?。?）開發(fā)在線檢測系統(tǒng)的“曲面重構(gòu)”模塊、“二次誤差補(bǔ)償”模塊和“修復(fù)加工”模塊，實現(xiàn)檢測系統(tǒng)誤差補(bǔ)償