自由曲面非接触式测量方法研究及系统研制

发布时间：2017-04-08 04:05

  本文关键词：自由曲面非接触式测量方法研究及系统研制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 随着现代计算机辅助设计、数字控制利计算机辅助制造等技术的发展，制造业越来越紧迫地要求开发先进的测量技术。本文在综述国内外关于自由曲面零件的数控测量方法、测量规划、曲面造型、测量造型加工(3M)一体化技术研究现状及发展趋势的基础上，综合利用激光测量、精密机械、光电子、CAD／CAM和自动控制等学科技术，在传统数控铣床上研制开发了基于固高运动控制卡的非接触式自由曲面激光测量系统，同时对测量方法和仿形加工技术等问题进行了深入研究。本文研究内容包括以下几个方面： 1．首次提出了未知曲面自适应测量的矩形细分法，实现测点的自适应分布，并通过仿真分析和实验研究，验证了该方法的有效性，为提高未知曲面的测量精度和效率提供了一种新方法。 2．分析了激光测头线性测量范围的局限性，提出了三种测头跟踪测量方式，，重点介绍了仿形跟踪测量方法，提出了自动选择跟踪方法的模型。 3．提出利用CCD图像获取边缘信息并用于指导测量规划。说明了CCD的测量原理及测量方法，然后介绍了CCD坐标系和机床坐标系的统一，以一鼠标模型的测量为例，通过仿真分析证明了CCD测量规划优化的指导作用。 4．介绍了基于开放式运动控制器的激光测量系统的实现，对系统的精密伺服系统和精密机械系统作了描述，阐述了系统的软件组成，最后通过几个测量实例说明了该系统可快速、精确获取物体表面的三维信息，为最终建立3M系统提供相应理论和实验基础。 5．介绍了数控仿形加工原理，与北京航天数控集团公司、杭州机床厂合作开发了“基于航天数控系统的激光测量仿型铣床”，并通过测量和加工实验研究，验证了该系统的可行性，为下一步开发仿形加工铣床的控制系统打下了理论和实验基础。 最后，总结本论文研究工作的主要结论，并对后续研究作了展望。
【关键词】：激光测量 自由曲面 自适应测量 跟踪测量 CCD 仿形加工
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TG806
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-6
• 第一章 绪论6-15
• 1.1 课题研究的意义6-7
• 1.1.1 先进制造技术的重要性6
• 1.1.2 逆向工程在先进制造技术中的地位6-7
• 1.1.3 论文研究背景7
• 1.2 自由曲面研究的现状7-13
• 1.2.1 自由曲面的测量方法7-9
• 1.2.2 自由曲面测量路径规划9-11
• 1.2.3 测点数据预处理和曲面建模11-13
• 1.3 本论文的主要研究内容13-15
• 第二章 基于矩形细分法的自适应测量方法研究15-22
• 2.1 CAD模型已知的自适应测量15-16
• 2.2 未知曲面的自适应测量方法研究现状16-18
• 2.3 矩形细分方法18-21
• 2.3.1 基本原理18-20
• 2.3.2 仿真分析20
• 2.3.3 实验研究20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 基于激光点光源的跟踪测量方法研究22-30
• 3.1 激光测头的测量原理及测量局限性22-24
• 3.2 基于激光点光源的跟踪测量方法24-27
• 3.2.1 直线式和阶梯式跟踪测量24-25
• 3.2.2 仿形跟踪测量25-27
• 3.3 上下安全面设定27-28
• 3.4 自动选择跟踪方式28
• 3.5 本章小结28-30
• 第四章 CCD指导下的测量规划及边缘信息提取30-39
• 4.1 CCD的测量方法30-31
• 4.2 坐标转换31-33
• 4.3 边界拾取方法及实例33
• 4.4 边缘信息指导测量规划的意义33-35
• 4.5 点位的判断35-37
• 4.6 仿真分析37-38
• 4.7 本章小结38-39
• 第五章 基于开放式运动控制器的激光测量系统实现39-54
• 5.1 激光测量系统的硬件组成39-41
• 5.1.1 总体框图39
• 5.1.2 伺服与机械系统39-40
• 5.1.3 激光点光源接触式测头40-41
• 5.2 GT运动控制器41-43
• 5.3 系统的软件模块功能组成43-46
• 5.4 关键编程技术实现46-50
• 5.4.1 VXD实现数据采集46-47
• 5.4.2 OpengGL实现图形显示47-50
• 5.5 测量实例50-53
• 5.6 本章小结53-54
• 第六章 激光测量系统在数控仿形铣床中的应用54-61
• 6.1 数控仿形加工原理54-55
• 6.2 软件设计55-58
• 6.3 基于CASNUC901B的激光测量系统58-59
• 6.4 测量加工一体化实例59-60
• 6.5 本章小结60-61
• 第七章 结论与展望61-63
• 7.1 结论61-62
• 7.2 展望62-63
• 参考文献63-67
• 作者攻读硕士学位期间发表(录用)的学术论文和参加的科研项目67-68
• 致谢68

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 郑雪梅;王平江;吴浩;李潇;;激光切割中FPCB定位和畸变校正方法[J];机床与液压;2008年07期

2 张妮;张云文;刘伟军;普雄鹰;;非接触式激光测量系统平台的搭建与实现[J];微计算机信息;2008年22期

3 徐立军,王文,杨诚,陈子辰;自由曲面零件数字化集成加工技术研究[J];组合机床与自动化加工技术;2004年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 衣振国;数控—测量一体化技术研究与系统开发[D];大连理工大学;2010年

2 李毡红;自由曲面表面加工质量的在线实时检测技术[D];西华大学;2011年

3 陈刚;轴承球直径精密分级装置的研制[D];哈尔滨工业大学;2010年

4 冯杭;基于数控转台的自由曲面外形产品快速测量技术研究[D];南京航空航天大学;2011年

5 胡爱田;基于光学测量的CAD建模理论与应用研究[D];广东工业大学;2007年

6 尹茂东;基于旋转平台的物体表面三维重建研究[D];青岛大学;2007年

7 刘宝源;红外与可见光图像融合技术研究[D];华中科技大学;2009年

8 程斌;基于造型原理的螺旋曲面测量参数研究与虚拟检测平台构建[D];华侨大学;2012年

  本文关键词：自由曲面非接触式测量方法研究及系统研制，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：292016