三维空间圆度误差高精度评定算法与编程

在获得高精度基准平面的前提下,三维空间圆度误差评定的另一个关键问题,是如何利用被测圆在基准上的投影,把三维空间问题转化为二维平面问题,对投影点进行平面圆度误差评定。算法以特殊三角形的外角平分线为研究方向,逐步把同心圆的半径之差降下来,令圆度误差计算收敛于真值,算法具备"最小包容区域法"特征,过程与结果均符合"最小条件"原则。算例验证结果表明,经过高精度的基准平面拟合,与符合"最小条件"原则的平面圆度误差计算,所获得的终值为高精度的三维空间圆度误差值。     

一种基于区域搜索的平面度误差评定方法

以给定平面度误差的评定为例,分析最小二乘法和最小包容区域法的算法模型,并提出一种基于区域搜索的评定平面度误差的方法.在三坐标测量机上,对被测平面进行采样点坐标数据提取,分别用基于搜索逼近法的最小二乘法和最小包容区域法实现给定平面度误差的评定.结果表明,基于搜索逼近法的最小包容区域法与最小二乘法相比,其评定结果精度提高了5.97%,且符合最小条件.     

利用计算法求解给定平面内直线度误差最小区域值的微机处理

应用给定平面内直线度误差最小区域值的计算公式，按“删点原理”找出构成最小包容区域的３外特征点有其坐标，通过处理求解给定平面内直线度的最小区域值。     

三维坐标点集的空间直线度高精度快速评定

针对3维坐标点集合空间直线度误差评定时出现的精度不高、评价效率低的问题,提出一种具有较高精度和较好鲁棒性的3点高精度快速算法(3PHFA).该算法依据国家标准规定的空间直线度有效判别形式,通过3维最小二乘法(3DLSA)拟合、空间坐标转换、坐标投影和确定最小包容圆(MCC),并最终确定最小包容圆柱面(MCS).通过在3DLSA基础上增加高效搜索算法,空间直线度评定精度提高约20%,耗时1s以内.对比不同评定算法表明:3PHFA具有效率高、精度高、鲁棒性好的优点,其误差评定精度全面优于3DLSA,适用于三坐标测量机(CMM)这类实时处理系统,具有良好的实用价值.     

空间直线度误差评定的逼近最小包容圆柱法

针对目前空间直线度误差评定中结果误差过大或者因采用进化算法耗时太长的问题,提出一种定向旋转包容圆柱轴线的方法.通过将测量点投影至最小二乘中线的中垂面,在中垂面内求出满足国标要求的2种情况的最小包容圆.针对2点在包容圆上的情况,做2次坐标变换,然后确定搜索方向,定向旋转圆柱体轴线,找到更加接近最小包容圆柱体的轴线,从而得到更小的空间直线度误差评定值.本方法主要计算过程中的搜索方向明确,无反复迭代,鲁棒性好.数据实验表明：本方法得到的误差评定结果比其他几种方法的都小,结果更接近真实值,适合于直线度误差评定精度要求高的场合.     

回转精度的测试与评价

本文以复数型频率分析的回转精度理论为基础,通过实测坐标镗床主轴的回转精度,并利用APPLEⅡ微型计算机系统对测试数据进行A/D转换、软件采样、快速富里叶变换、误差运动圆图象的显示及不圆度的计算等处理,探讨回转精度的评定方法。主要研究了下列问题:①动、静态偏心的区别及其意义;②用三维图形表示不圆度值与同心圆圆心分布的关系;③基础圆半径取值对不圆度计算结果的影响;④计算圆图象的最小二乘方圆心的新方法;⑤误差运动轨迹的最小包络圆的计算。     

采用激光传感器的同轴度检测技术研究

针对车桥减速器桥壳轴承孔的同轴度检测问题,设计了一种基于二维激光位移传感器的同轴度检测装置。该装置通过二维激光位移传感器在孔内旋转一周进行测量数据采集,并利用编码器实现了采集过程的闭环控制,采用该装置可提高数据采集效率。为了进行同轴度计算,提出一种针对三维点云数据的最小二乘迭代法。首先,将采集到的角度、径向距离转换成三维坐标的点云数据形式。接着,以残差最小为优化目标,利用高斯-牛顿迭代方法确定出最优轴线。该方法利用了整个圆柱孔测量数据,并通过基于残差最小的优化方法计算得到两端孔的轴线和它们的公共轴线,然后,以公共轴线为基准计算出同轴度误差。与传统的通过计算多个横截面中心来确定轴线的方法相比,该方法提高了计算精度。同时,针对影响同轴度测量精度的一些因素,如测量装置的安装精度、转轴的径向跳动等进行了分析,并给出误差补偿方案。最后,将该装置的测量结果与三坐标测量结果进行对比,验证了该方法的正确性。     

回转体零件形位误差检测虚拟仪器设计

本设计完成了用于检测圆度、同轴度和径向跳动误差的虚拟仪器设计,该仪器可以采用最小二乘法(LSC),最小区域法(MZC),最小外接圆法(MCC)和最大内接圆法(MIC)评定圆度误差并快速处理测量结果,同时也可以对同轴度误差和圆跳动误差进行处理。仪器还能动态显示测量误差记录曲线,并能够显示处理结果。     

转塔式贴装头吸嘴三维位姿误差分析与标定

针对转塔式贴装头因机械加工及装配误差导致吸嘴部件不垂直于贴装平面的问题,提出了一种吸嘴三维位姿误差的自动标定方法.对吸嘴进行理论建模与误差分析,通过机器视觉采集图像计算及坐标变换得出吸嘴在不同高度下的各个自转角度下的基坐标,利用最小二乘法拟合出吸嘴的自转圆心基坐标、半径大小以及吸嘴与竖直方向的偏角.通过实验分析吸嘴实际运动轨迹,一方面对理论计算吸嘴下降任意高度下自转圆心基坐标与实际自转圆心基坐标进行比较,另一方面对吸嘴自转到目标角度下计算基坐标与旋转之后实际位置坐标进行比较,结果表明总误差小于±50μm,满足元件贴装位置精度要求.     

基于最小二乘圆法的加工精度检验系统

为实现专业精密零件生产中的同轴度、圆度等形位误差的检测,设计了加工精度检验系统.该系统采用电感测微仪进行初始数据采集,根据最小二乘圆法建立计算机系统数学模型,单一回转面的数值经计算后获得圆度误差,对不同回转面的数据处理后得出同轴度误差.该系统合成误差为0.03 mm,小于系统误差要求,且运行稳定,操作简便,能够满足产品质量检测要求.     

坐标法检测苏通大桥钢护筒中心构形分析

对三点坐标求解圆心的精度公式进行了推导，详细分析了三点构形对圆心精度的影响，证明了三点呈正三角形分布为最佳构形．并对四点及多点求解圆心的平差问题进行了简单的探讨．做了模拟钢护筒的检测试验，对试验数据进行了计算与分析．分析结果在苏通大桥钢护筒中心位置的检测中得到了较好的应用。     

Study on circle detection algorithm based on data dispersion

To reduce time-consuming, a new algorithm is proposed for circle detection based on the theory of data dispersion.The center coordinates and radius can be detected with the following steps in this algorithm precisely and quickly.Firstly, image processing is needed to extract the boundary of the primary image, which is almost like a circle in shape, and after that, the original circle is reduced to a single-pixel width circle by image processing.Secondly, the center coordinates are calculated by three selected points on the circle.There might be a deviation between the calculated center and real center.Thirdly, a square area is determined for the center coordinates computing with an exper-imental range and each pixel inside the square is a potential center.Fourthly, the center is compu-ted with distance criterion and the center coordinate is determined when the variance reaches the minimum.Lastly, the radius is equal to the means of the distance vector with minimum variance. Experiments are conducted and the results show that the proposed algorithm gets the same accuracy and better real-time performance in comparison with traditional Hough transform.     

特定点与火炮回转轴的水平距离测量方法

为实现火炮上的特定点与火炮回转轴水平的距离测量,提出了系列基于测边网的测量方法。该系列方法是在测边网法测量火炮回转圆参数的基础上,将火炮上被测的特定点投影到测边网水平面上,通过测量水平面上特定点的投影点与回转圆上2个以上投影点之间的距离参数,便可解算出特定点的投影点相对坐标,从而计算出特定点与火炮回转轴的水平距离。根据距离参数冗余情况,这些方法被分为“非冗余法”和“冗余法”。“非冗余法”采用距离交会解算出特定点的投影点相对坐标。“冗余法”,首先,通过测边网条件平差的方法对所有测量参数值进行平差处理,得到各测量参数的平差值;其次,用平差值计算各点的相对坐标,并通过圆拟合得到火炮回转中心相对坐标;最后,计算水平面上特定点的投影点与火炮回转中心的距离。采用蒙特卡洛方法模拟的结果表明：在检测现场可实现的测量条件下,几种方式得到的测量误差都小于2 mm;随着测量条件的改变,“冗余测距法”始终比“非冗余测距法”的测量误差小。模拟结果说明新方法的可行性,为国家军用标准修订提供依据。     

对圆周七等分及作正七边形的计算

在工程施工和现场操作中总会遇到圆周七等分的问题。高等教育课程在几何作图这一节给出了圆周七等分的画法。但课本仅给出了作图方法,而对原理未作解答。在此利用对称原理、勾股定理、余弦定理和切割线定理,推算出教材中近似圆周七等分各弦长的解,并比较了各段弦的近似值与真实值的误差,对圆周七等分作图法进行了证明计算。     

多语言编程在边坡有限元可靠度分析中的应用研究

文章采用多语言联合编程的方法进行边坡稳定的有限元可靠度分析.前处理部分采用的是有限元通用分析软件ANSYS的APDL语言,用其编写的程序模块可方便地用于有限元网格的划分,以得到有限元计算所需的结点坐标信息、单元结点编号信息、约束结点自由度信息等内容;有限元主程序采用的是VISUAL FORTRAN语言,它可进行基于强度折减法及基于滑面应力分析法的边坡稳定定值法有限元计算,以求解边坡的安全系数及其对应的滑面位置;亦可进行基于强度折减法及基于滑面应力分析法的边坡稳定有限元可靠度计算,以求解边坡的可靠指标及其对应的滑面位置;后处理部分采用的是MATLAB语言,它可方便灵活地绘制网格图、等值线图、滑面位置图及曲线图等各种图形.各种语言之间通过文本文件进行数据的传递,不必另外编写各语言间的接口程序.     

遗传算法在边坡稳定圆弧滑动面搜索中的应用

将遗传算法应用于边坡工程的分析和设计,若边坡滑动面为圆弧状,可搜索出圆弧形临界滑动面的圆心及滑出点坐标,从而确定了临界滑动面的位置,并利用简化毕肖普法和瑞典法求出对应的抗滑稳定安全系数,实现了遗传算法在边坡稳定分析中的应用.通过计算实例证明,遗传算法在边坡稳定分析中具有一定的适用性及优越性.     

基于多击痕的击针偏心度测量方法

针对击针偏心度的测量精度受限于现场操作的问题,提出了一种便于现场操作的多击痕测量方法。首先,对药筒底火孔处填充的软金属击发次数不少于3次,任意2次击发之间药筒的旋转角没有精确定量要求。然后,通过最小二乘原理拟合出每个击痕的中心点相对坐标。最后,将这些击痕中心作为圆上的点,通过圆拟合得的圆半径作为击针偏心度。采用蒙特卡洛方法模拟结果表明:新方法与传统方法相比,测量精度至少提高了30%。模拟结果验证了该方法的可行性和有效性。     

星表零点测定的一种方法

就 CCD 接收系统和低纬子午环相配合,观测小行星确定星表零点的测定方法进行了详细的讨论,提出了具体观测方案和需要解决的问题.     

一孔截面测算多圆心法检测深孔轴线直线度

针对深孔轴线直线度难以精确测量的情况,提出了一孔截面测算多圆心法检测深孔直线度;该方法综合考虑深孔零件内外表面质量,利用超声波测厚仪和计算机测算出深孔零件每一截面上多个圆心,拟合一条能包含所有圆心且直径最小的圆柱。该圆柱的直径即为深孔轴线的直线度。每一深孔截面上测算了多个圆心,比只测一个圆心的方法更为严格;从外壁测量不受内径大小的限制,测量时容易观察和控制测量的姿态从而保证检测结果的正确性。     

大型水平轴风力机叶片过渡段的断面造型

从叶片强度的观点出发,探讨大型水平轴风力机叶片过渡段平面轮廓及其断面的造型方法.通过数学解析方法建立过渡段的平面轮廓及断面由叶片轴颈的圆形到工作段的翼型根断面的确定方法,给出过渡段平面轮廓与其各断面周线的三维坐标.用该方法对一兆瓦机组叶片的过渡段进行造型.结果说明本文所提出的叶片过渡段平面轮廓与断面造型方法具有的特点是:断面过渡平滑,无应力集中断面;各过渡断面的轮廓线都有精确的空间坐标,为叶片模具制造提供准确的工艺数据.