基于遗传算法的椭球面形状误差精确计算

提出椭球面形状误差的定义,建立了椭球面形状误差数学模型,给出快速计算测点到椭球面的最小距离的分割逼近算法,确立了分割逼近法和归一化实数值编码遗传算法相结合计算椭球面形状误差的具体步骤.大量算例表明,在不考虑测量仪器本身误差的前提下,采用分割逼近法和遗传算法相结合计算椭球面测点形状误差得到的是全局最优解,符合最小区域法的评定标准,为复杂曲面误差评定开辟了新的途径.该算法易于计算机实现,非常适用于三坐标测量机.     

基于分割球面逼近和差分进化的复杂曲面轮廓度误差评定

为了评定复杂曲面轮廓度误差,提出了一种快速简便的分割球面逼近方法。该方法用球面逐步逼近测点垂足所在的曲面片来求得测点到设计曲面的最短距离,然后利用差分进化算法优化测点位置,结合分割球面逼近方法最终求得复杂曲面轮廓度误差值。将分割球面逼近方法和差分进化算法相结合,用于计算蜗杆齿面的轮廓度误差,仿真结果表明,该方法计算精度高于最小二乘法,能满足高精度误差评定的需求。     

基于分割球面逼近的复杂曲面轮廓度误差评定

为进一步提高复杂曲面轮廓度误差评定的精度和效率,提出一种计算点到曲面最短距离的分割球面逼近方法.该方法首先分割曲面以确定测点垂足所在的曲面片;然后用曲面片上的四点构成球面去逼近该曲面片,利用球面的几何性质求得测点到曲面片的近似距离;最后再分割该曲面片,重复上述步骤,当相邻两次的结果之差小于设定阈值时停止分割.在分割球面逼近方法的基础上结合改进单纯形法对复杂曲面轮廓度误差进行了评定.计算实例表明,分割球面逼近方法快速、精确,适用于复杂曲面轮廓度误差评定.     

评定二次曲面轮廓度误差的角度分割逼近法

提出一种基于角度分割逼近算法和粒子群算法计算二次曲面轮廓度误差的最小区域评定方法来准确评定任意位姿的二次曲面轮廓度误差。首先,给出了能够实现角度分割逼近算法的两条前提假设;基于假设,给出了更合理的算法网格布局递推公式。根据曲面轮廓度误差的定义建立了误差评定的精确模型。然后,采用角度分割逼近法求取测点到拟合二次曲面轮廓的距离;通过粒子群算法,以所有的点与二次曲面距离中的最大值为适应度值拟合出二次曲面一般方程,并实现被测轮廓与理论轮廓位置的匹配。最后,采用上述方法对某抛物面天线进行了评定,并与参数分割法、SMX-Insight和最小二乘法进行比较。实验结果显示：该方法测得的天线轮廓度误差为0.659 8 mm,比其它方法准确。结论表明：基于角度分割算法能够更有效地评定任意位姿二次曲面轮廓度误差,计算准确、迅速,而且无需确定待分割区域。     

基于遗传算法的复杂曲面形状误差计算

提出了归一化实数值编码的遗传算法 ,建立了复杂曲面形状误差的数学模型 ,并运用归一化实数值编码的遗传算法进行求解。仿真实验证明 ,其计算精确度高 ,可以达到任意给定的精度 ,非常适用于三坐标测量机。     

基于CAD模型引导测量的自由曲面定位及轮廓度误差评定

提出将粒子群优化算法与拟随机序列法相结合对基于CAD模型引导测量的自由曲面进行高精度检测和轮廓度误差评定的方法。为解决用三坐标测量仪检测自由曲面时存在的设计坐标系与测量坐标系不重合问题,提出用拟粒子群优化算法来实现被测曲面与设计曲面精确定位;针对自由曲面特点,采用轮廓峰谷误差和轮廓均方根误差综合评定自由曲面的形状误差。最后,阐述了用拟粒子群优化算法实现曲面匹配时目标函数值的计算方法,确立了用拟粒子群优化算法优化求解参数向量的具体步骤。对仿真实例和大量实测零件自由曲面轮廓度误差的计算表明:采用本文方法能够实现自由曲面精确定位,其轮廓度误差评定精度比由三坐标测量仪内置软件计算的结果高8%～15%,适用于对高精度自由曲面零件形状误差的评定。     

一种涡旋面轮廓度误差高精度评定算法的研究

为评定涡旋压缩机涡旋齿面轮廓度误差,提出了采用一种基于最小二乘法的逼近优化算法对涡旋面轮廓检测数据进行计算,并将计算结果与德国Zeiss公司UMC 550S型三坐标测量机的计算结果进行比较.最小二乘逼近优化算法与三坐标测量机的计算结果曲线重合度达99％以上,且精度均可达0.0001mm.结果表明了该算法的正确性和实用性,对涡旋面轮廓度误差进行高精度评定具有参考意义.     

改进遗传算法与拟随机序列结合评定自由曲线轮廓度误差

为了高效率、高精度检测自由曲线和曲面零件并计算轮廓度误差,提出将改进遗传算法与拟随机序列结合来评定自由曲线轮廓度误差.首先,针对自由曲线因没有已知的解析表达式而常用离散点表示其轮廓的特点,采用非均匀有理B样条(NURBS)来表示自由曲线,并用改进遗传算法优化重建自由曲线;然后,应用拟随机Halton序列均匀产生参数值精确计算点到曲线最短距离.阐述了自由曲线重建时控制顶点及目标函数值的计算方法,确立了改进遗传算法重建自由曲线及采用拟随机序列生成参数值求解点到曲线最短距离的具体步骤.最后,针对仿真实例计算并实测零件曲线轮廓度误差.结果显示,自由曲线轮廓度误差评定精度高于99％,表明提出的方法算法简单、计算速度快、精度高,适于在工程计量中推广应用.     

基于归一化实数编码遗传算法的圆锥度误差计算

提出了归一化实数值编码的遗传算法 ,建立了圆锥度误差的数学模型 ,并运用归一化实数值编码的遗传算法进行求解。仿真实验证明 ,其计算精确度非常高 ,可以达到任意给定的精度 ,非常适用于三坐标测量机     

基于点集拓扑学涡旋曲面轮廓度误差评定

对自由曲面的轮廓度误差进行评定是精密测量中的一个难点。在涡旋压缩机制造过程中,检测方面亟待解决涡旋齿曲面轮廓度误差评定问题。点集拓扑学运用于曲面轮廓的表述,具有原理清晰、数据处理简洁的特点,据此建立曲面轮廓度评定数学模型,结合涡旋齿曲面型线特征的分析,通过从空间坐标系的建立、点到曲面距离的计算、曲面平动与旋转等方面构建适用于涡旋齿曲面的最小二乘轮廓度误差评定算法。实例研究中,采用德国卡尔蔡司三坐标UMC550采集的点位数据应用到评定算法中计算轮廓度值,实验验证了基于点集拓扑原理构建涡旋曲面轮廓度误差评定模型算法的有效性及高精度,为自主开发涡旋型线检测专机中涡旋轮廓度评定软件提出了一种解决办法,具有较高的应用参考价值。     

复杂曲面上投影曲线的误差可控插补算法

为保证曲面精加工质量的一致性,减轻后续处理工作量,提出了一种误差可控的复杂曲面上投影曲线的直接插补算法。在分析复杂曲面五轴联动数控加工所产生的非线性误差的基础上,在算法中引入误差控制方法,即采用参数对分法来减小非线性误差的影响。方法简单,实用,有利于提高曲面加工质量,可以很好地满足工程实际需求。最后通过实例仿真验证了算法的有效性。     

不可展曲面三角线法近似展开的误差分析

在对不可展曲面三角线法近似展开误差理论分析的基础上，实现了三角线法近似展开及误差分析程序系统。通过对典型工程曲面的展开试验，定量地研究了制成展开样板误差的主要因素。所得的结论对选取正确的展开方法、减小展开误差、提高样板精度很有意义。最后列举了风机三元流动叶片的展开。     

考虑轮齿制造误差的螺旋锥齿轮加载接触分析

从可靠性理论出发 ,对轮齿误差进行分析 ,在此基础上 ,用空间共轭曲面啮合理论 ,确定出螺旋锥齿轮齿面点矢函数 ,建立螺旋锥齿轮考虑误差的轮齿加载接触分析方法 ,在加载条件下对齿轮副的真实接触区、接触点迹、运动误差、某一瞬时同时啮合的对数、齿间载荷分配问题等进行了分析     

齿轮特征线统一模型及在齿轮三维误差评定中的应用

表征渐开螺旋齿轮的特征线有多种,广为熟知的是几何意义明确的渐开线和螺旋线。其实齿面上还有法向啮合齿形、接触线等工程价值突出的其他特征线。但特征线增多带来了两个问题,一是复杂的特征线方程彼此不关联,数学上缺乏统一性;二是除了渐开线和螺旋线,其他特征线没有测量手段,缺乏可测性。据渐开线齿轮传动的特点,将齿面特征线映射到啮合平面里,发现齿面上各条特征线在啮合平面里都有各自对应的二维直线,以此建立直线模型统一表达了齿面各种特征线;基于齿轮三维误差测量数据和特征线统一模型,提出了各种特征线偏差的提取方法,应用于测量实践,通过与通用齿轮仪器测量的渐开线偏差和螺旋线偏差作比对,证明了特征线统一模型及特征线偏差提取方法的有效性和实用性,解决了齿面复杂特征线的可测性问题。同时,齿轮特征线统一模型在齿轮工艺误差溯源、传动性能预报等方面也有重要应用价值。     

Accurate evaluation of free-form surface profile error based on quasi particle swarm optimization algorithm and surface subdivision

Although significant progress has been made in precision machining of free-form surfaces recently, inspection of such surfaces remains a difficult problem. In order to solve the problem that no specific standards for the verification of free-form surface profile are available, the profile parameters of free-form surface are proposed by referring to ISO standards regarding form tolerances and considering its complexity and non-rotational symmetry. Non-uniform rational basis spline(NURBS) for describing free-form surface is formulated. Crucial issues in surface inspection and profile error verification are localization between the design coordinate system(DCS) and measurement coordinate system(MCS) for searching the closest points on the design model corresponding to measured points. A quasi particle swarm optimization(QPSO) is proposed to search the transformation parameters to implement localization between DCS and MCS. Surface subdivide method which does the searching in a recursively reduced range of the parameters u and v of the NURBS design model is developed to find the closest points. In order to verify the effectiveness of the proposed methods, the design model is generated by NURBS and the measurement data of simulation example are generated by transforming the design model to arbitrary position and orientation, and the parts are machined based on the design model and are measured on CMM. The profile errors of simulation example and actual parts are calculated by the proposed method. The results verify that the evaluation precision of freeform surface profile error by the proposed method is higher 10%-22% than that by CMM software. The proposed method deals with the hard problem that it has a lower precision in profile error evaluation of free-form surface.     

齿轮热滚挤过程中滑动系统变化对齿形误差的影响

在齿轮热滚挤加工中，轮齿上的金属在强制挤压力的作用下沿齿面产生塑性流动，使齿形发生变化。若辊模设计不合理或加工方法不当，将影响工件齿轮的齿形精工，产生噪声，降低使用寿命。产生齿形误差的原因很多，本文从啮合理论的角度出发，分析双面无侧啮合过程中工件齿轮齿面的滑动系统变化，分别建立工件齿轮轮齿主、从动侧的滑动系数变化方程，分析其对齿形误差的影响。这对全面分析热滚挤的加工误差机理有重要的意义，并为辊模的齿形设计提供参考依据。     

切削振动条件下的表面轮廓仿真分析

对在切削振动条件下得到的表面轮廓进行仿真,分析其表面空间频谱,提出根据加工参数、切削振动与表面微观形貌的关系优选主轴转速以优化加工表面质量的方法     

基于网络优化的复杂型腔刀具轨迹规划算法

复杂型腔零件的加工是数控编程中的一个难点。从提高加工算法的稳定性和加工效率的角度出发,提出了基于网络优化的复杂平面型腔数控加工刀具轨迹优化算法,分析了轮廓环的等距、自交、集合运算等基本运算,详细论述了基于网络优化的刀具轨迹规划方法并优化了刀具轨迹。     

基于图像的线轮廓度评价算法研究

根据微型零件的成像特点,为了实现其轮廓的高精度测量,提出了一种基于离散点的轮廓度评价算法——被测轮廓与理论轮廓离散点间的最小距离法：首先提取出被测轮廓的边缘点信息,其次依据理论轮廓计算出一系列间距极小的坐标点并建立坐标系将被测轮廓点与理论轮廓点对应,最后计算出每个被测轮廓点到最近理论轮廓点的距离作为该点的轮廓度误差。实验结果证明,精度优于1.5个像素,此方法可有效的提高了线轮廓度的评价精度和效率。