數(shù)控加工原位在線檢測(cè)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(duì)零件的加工精度和效率等提出了愈來(lái)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(jì)、加工和精度檢測(cè)等過(guò)程更為復(fù)雜，要求有相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)對(duì)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(cè)和保證?；谌鴺?biāo)測(cè)量機(jī)的離線檢測(cè)技術(shù)常用于精密零件的精度檢測(cè)，但具有工件二次裝夾定位誤差問(wèn)題及大型零件測(cè)量的局限性問(wèn)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(cè)和誤差補(bǔ)償，是實(shí)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(cè)系統(tǒng)一次誤差補(bǔ)償（包括預(yù)行程誤差補(bǔ)償、測(cè)頭半徑誤差補(bǔ)償）基礎(chǔ)上，深入研究測(cè)點(diǎn)規(guī)劃、曲面配準(zhǔn)、二次檢測(cè)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(guò)在線檢測(cè)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(gè)方面：
　?。?）深入調(diào)研復(fù)雜曲面零件精密數(shù)控加工與檢測(cè)的誤差分析與補(bǔ)償?shù)膰?guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對(duì)在線檢測(cè)系統(tǒng)的機(jī)床誤差和測(cè)頭系統(tǒng)誤差分析技術(shù)以及軟件系統(tǒng)的在線檢測(cè)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(diǎn)問(wèn)題。
　?。?）開(kāi)展復(fù)雜曲面零件的測(cè)點(diǎn)規(guī)劃研究，針對(duì)IGES格式模型建立點(diǎn)、線、面之間的拓?fù)潢P(guān)系，實(shí)現(xiàn)模型的拓?fù)渲亟?；提出基于曲面曲率的測(cè)點(diǎn)規(guī)劃方法以及基于有理B樣條曲面的控制點(diǎn)反求測(cè)點(diǎn)規(guī)劃方法，自適應(yīng)生成曲面的測(cè)量點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)曲面零件的測(cè)量；基于原位檢測(cè)系統(tǒng)探測(cè)所得的測(cè)點(diǎn)信息，重構(gòu)B樣條檢測(cè)曲面，同時(shí)采用K-d樹(shù)實(shí)現(xiàn)離散點(diǎn)云搜索和采用ICP配準(zhǔn)方法實(shí)現(xiàn)離散點(diǎn)云與曲面的配準(zhǔn)，從而完成檢測(cè)曲面與理想曲面的配準(zhǔn)，得

4、到曲面零件加工誤差值。
　?。?）基于原位檢測(cè)系統(tǒng)的一次誤差補(bǔ)償，即測(cè)頭半徑誤差、測(cè)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(shí)現(xiàn)曲面零件測(cè)點(diǎn)法矢方向的檢測(cè)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(kāi)發(fā)在線檢測(cè)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(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)誤差補(bǔ)償