復(fù)雜曲面誤差在機(jī)檢測及反饋補(bǔ)償方法研究

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1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文復(fù)雜曲面誤差在機(jī)檢測及反饋補(bǔ)償方法研究ResearchofOn-MachineVerificationandErrorFeedbackCompensationMeansforComplexSurface一級學(xué)科：機(jī)械工程學(xué)科專業(yè)：機(jī)械工程作者姓名：俞冠珉指導(dǎo)教師：何改云教授天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院二零一四年十二月獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得天津大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的

2、同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解天津大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)天津大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學(xué)位論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：簽字日期：年月日簽字日期：年月日中文摘要復(fù)雜曲面類零件在機(jī)械、航空航天和國防等行業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用，其特征曲面的形狀誤差對零件的質(zhì)量和性能有著重

3、要影響。然而在實(shí)際情況中，復(fù)雜曲面的加工誤差是不可避免的，因此有必要對曲面本身進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣來補(bǔ)償消除部分誤差，從而提高曲面質(zhì)量。采用傳統(tǒng)檢測方式如三坐標(biāo)測量需要進(jìn)行多次輔助定位裝夾，這會引入重復(fù)定位誤差，對檢測數(shù)據(jù)的有效性造成影響。而在機(jī)檢測技術(shù)的出現(xiàn)則較好地解決了這一問題，該技術(shù)將加工和檢測集成到一起，可以實(shí)現(xiàn)多階段加工過程中的測量反饋及加工補(bǔ)償，對保證復(fù)雜曲面加工精度和降低廢品率等方面都具有重要意義。基于此，本文主要完成了以下幾個(gè)方面的相關(guān)工作：首先，對復(fù)雜曲面檢測路徑的規(guī)劃問題進(jìn)行了研究。將傳統(tǒng)的旅行商問題轉(zhuǎn)變?yōu)樽顑?yōu)分配問題進(jìn)行分析，在確定距離矩陣后采用KM算

4、法對既定采樣點(diǎn)的檢測順序進(jìn)行優(yōu)化，使得總行程段最短。期間考慮到兩種問題的差異對優(yōu)化結(jié)果造成的不利影響以及算法本身的效率問題，采用聚類的思想對檢測區(qū)域進(jìn)行劃分以提高運(yùn)算效率，并提出一種數(shù)據(jù)結(jié)合的手段對錯(cuò)誤的結(jié)果加以修正。此外，提出一種基于空間判斷的靜態(tài)仿真方法，將檢測過程中的干涉檢查轉(zhuǎn)化為一些簡單幾何圖形間的空間求交計(jì)算，快速獲取干涉區(qū)域并進(jìn)行調(diào)整，最終得到一條無干涉的最優(yōu)檢測路徑。其次，提出“鏡像-匹配-補(bǔ)償加工”的檢測反饋補(bǔ)償策略，利用鏡像變形的思想消除加工參數(shù)不一致造成的系統(tǒng)誤差，同時(shí)為了解決補(bǔ)償階段過切造成的反向補(bǔ)償無效問題，將后置補(bǔ)償過程轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)補(bǔ)償過程進(jìn)行

5、處理，并用粒子群算法對理論曲面的空間位姿進(jìn)行優(yōu)化，使得鏡像點(diǎn)集到該曲面的最大距離最小，進(jìn)而以優(yōu)化結(jié)果作為補(bǔ)償對象更新加工的刀位信息。最后，在DMU60monoblock五軸加工中心上實(shí)現(xiàn)了五軸平臺的在機(jī)檢測功能，完成了復(fù)雜曲面的在機(jī)檢測及加工誤差的反饋補(bǔ)償，通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析以及三坐標(biāo)測量實(shí)驗(yàn)等手段，驗(yàn)證了本文所提出五軸在機(jī)檢測方法及反饋補(bǔ)償策略的有效性。關(guān)鍵詞：五軸在機(jī)檢測；復(fù)雜曲面；路徑規(guī)劃；反饋補(bǔ)償IAbstractPartswithcomplexsurfaceshaveawiderangeofapplicationsinmechanical,aerospa

6、ceanddefenseindustries,andtheshapeerrorofthesurfacehasanimportanteffectonthequalityandperformanceoftheseparts.Inpractice,however,themachiningerrorofcomplexsurfaceisunavoidable,itisnecessarytosampledataonthesurfacetocompensatepartialerrors,therebyimprovingthesurfacequality.Traditionalme

7、thodssuchasthreecoordinatesmeasuringmachine(CMM)requireadditionalpositioningandclamping,whichwouldintroducetherepeatpositioningerrorsandaffectthevalidityofdetectiondata.Inthissituation,onmachineverification(OMV)technologyisintroducedtosolvethisproblem.Thetechnologyintegratesprocessin