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多轴数控机床的在机测量方案创成及优化方法

机械工程学报 2017年第20期53卷 13-19页

作者：高峰赵柏涵李艳王春军西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048

多轴数控机床的在机测量会存在冗余运动自由度,由此导致一个测量任务会有多个与之对应的伺服运动方案,而确定最优的伺服运动方案,是保证在机测量性能的前提。针对这一问题,提出一种基于机床功能且面向测量任务的在机测量运动方案创成方... 详细信息

多轴数控机床的在机测量会存在冗余运动自由度,由此导致一个测量任务会有多个与之对应的伺服运动方案,而确定最优的伺服运动方案,是保证在机测量性能的前提。针对这一问题,提出一种基于机床功能且面向测量任务的在机测量运动方案创成方法:采用多体系统理论及齐次坐标变换方法对被测对象的几何特征及数控机床的运动形式进行数学解析;建立以被测几何特征为自变量、以机床伺服运动为因变量的函数方程;求解该方程获得所有可能的测量运动方案。在此基础上,通过分析方程解的取值范围,验证所有测量运动方案的功能;考虑到数控机床的结构及伺服特性对测量精度的影响,提出了测量方案性能评价准则,并据此确定最优的测量方案。在某数控成形砂轮磨齿机上进行了齿形偏差的在机测量,试验结果验证了该方法的有效性和可行性。利用该方法确定的最优在机测量方案测量精度高、重复性好。

关键词：多轴数控机床在机测量方案创成齿形偏差

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螺旋锥齿轮大轮齿形误差的在机测量

仪器仪表学报 2015年第5期36卷 1047-1053页

作者：王志永刘威曾韬翟华明中南林业科技大学机电工程学院长沙410004 中南大学机电工程学院长沙410083 长沙哈量凯帅精密机械有限公司长沙410100

为了在国产数控螺旋锥齿轮磨齿机上实现大轮齿形误差的在机测量,对大轮齿形误差的在机测量方法进行了研究。基于齿轮坐标系与机床坐标系之间的关系,建立了将齿面离散点坐标及法矢从齿轮坐标系转换到机床坐标系的方法。根据大轮的齿面几... 详细信息

为了在国产数控螺旋锥齿轮磨齿机上实现大轮齿形误差的在机测量,对大轮齿形误差的在机测量方法进行了研究。基于齿轮坐标系与机床坐标系之间的关系,建立了将齿面离散点坐标及法矢从齿轮坐标系转换到机床坐标系的方法。根据大轮的齿面几何特征,建立了大轮齿形误差的在机测量方法以及测量流程。根据在机测量得到的测球球心空间坐标,运用曲面拟合技术和最优化算法,计算了实际齿面相对于理论齿面沿各离散点法矢方向的齿形误差值。通过对比在机测量和齿轮测量中心的齿形误差测量结果,验证了螺旋锥齿轮大轮齿形误差在机测量方法的正确性。

关键词：螺旋锥齿轮齿形误差在机测量 NURBS曲面拟合

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旋转台几何误差的在机测量与辨识

仪器仪表学报 2015年第12期36卷 2804-2811页

作者：叶建华高诚辉江吉彬福州大学机械工程及自动化学院福州350116 福建工程学院机械与汽车工程学院福州350118

旋转台是多轴数控机床的基本组成部件,其几何误差对加工精度具有显著的影响。以旋转台轴线的4项定位误差及6项运动误差的测量与辨识为目标,利用标准球和接触式测头设计简易、高效的综合误差在机测量方案,提出基于综合误差的分步辨识方... 详细信息

旋转台是多轴数控机床的基本组成部件,其几何误差对加工精度具有显著的影响。以旋转台轴线的4项定位误差及6项运动误差的测量与辨识为目标,利用标准球和接触式测头设计简易、高效的综合误差在机测量方案,提出基于综合误差的分步辨识方法。首先,在旋转工作台上安装高度不等、位置不一的标准球以构建测量点系,并在不同旋转角度下,利用直线轴的插补运动带动高精度测量头测量球心误差。然后,依据小误差理论和齐次变换原理依次构建4项定位误差和6项运动误差的分步辨识模型,辨识出全部误差项。在带旋转轴的机床上进行实验验证与实际应用,结果表明:利用辨识结果计算的预测值与实际测量值相比,绝对误差不超过0.004 mm;利用辨识误差项修正后的工件在机测量结果与三坐标测量值相比,绝对误差也不超过0.006 mm,满足了高精度的应用要求。该方法具有操作简单、占机时间少、辨识精度高的特点,适合加工现场的快速、短周期标定。

关键词：旋转台几何误差误差检测在机测量误差辨识

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拟合精度约束下航发叶片在机测量采样策略

航空学报 2023年第7期44卷 283-294页

作者：万能庄其鑫郭彦亨常智勇王道西北工业大学机电学院西安710072 中国航发南方工业有限公司株洲412002

测量点数量是影响航空发动机叶片复杂曲面在机测量效率的关键因素,为了在满足拟合精度要求的情况下最少化测量点数量,提出了一种考虑拟合精度的叶片在机测量采样方法。首先,根据叶身曲面测量的评价特点,将评价曲面的拟合精度降维成评价... 详细信息

测量点数量是影响航空发动机叶片复杂曲面在机测量效率的关键因素,为了在满足拟合精度要求的情况下最少化测量点数量,提出了一种考虑拟合精度的叶片在机测量采样方法。首先,根据叶身曲面测量的评价特点,将评价曲面的拟合精度降维成评价一组截面轮廓的拟合精度,建立了度量不同拟合曲线之间误差关系的模型。接着,使用放缩变换从误差关系模型中剥离出拟合误差,并推导出拟合误差的上界模型。进一步以拟合误差上界满足给定拟合允差为约束,依据逼近误差原理迭代计算出最少测量点数量。最后,选择离心式叶轮为对象,在保证在机测量结果拟合精度要求的前提下,验证了此方法能够减少测量点数量以提升测量效率,这为优化曲面类零件的在机测量工艺提供了一种新方法。

关键词：在机测量航空发动机叶片截面轮廓线拟合误差采样疏密

复合材料薄壁回转体零件锥度在机测量系统研究

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大连理工大学学报 2010年第2期50卷 198-201页

作者：王永青林盛于雷贾振元大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室辽宁大连116024

复合材料薄壁回转体零件(例如套筒类零件)是航天工程中的大型重要零件,几何参数的在机测量技术是保证这一类零件加工精度的有效手段.研究了一种复合材料薄壁回转体零件锥度的在机测量方法,以高精度长度计和高速计数卡作为测量和采集设备... 详细信息

复合材料薄壁回转体零件(例如套筒类零件)是航天工程中的大型重要零件,几何参数的在机测量技术是保证这一类零件加工精度的有效手段.研究了一种复合材料薄壁回转体零件锥度的在机测量方法,以高精度长度计和高速计数卡作为测量和采集设备,对加工后未拆卸工件的X和Z轴坐标及径向误差在机测量,提出了一种基于最小二乘法拟合与多母线均值的锥度计算方法;揭示了锥度误差产生的机理,并对锥度算法做了合理补偿.测量结果表明,在机测量的锥度值与三坐标测量机测量结果相比在允许误差范围内,充分验证了测量方法的可行性和有效性.

关键词：复合材料薄壁锥度在机测量

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非接触回转射线二面角在机测量方法

中国激光 2016年第5期43卷 187-194页

作者：吴振刚曾周末李兴强吴翔宇付鲁华天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

二面角是几何量测量的重要对象。测角方法众多,但可用于在机、自动化测量的方法仍相对匮乏。提出了一种基于非接触激光回转射线的二面角在机测量方法。激光位移传感器的测量射线在空间内绕固定轴旋转,构成回转射线,是测头的核心部分。... 详细信息

二面角是几何量测量的重要对象。测角方法众多,但可用于在机、自动化测量的方法仍相对匮乏。提出了一种基于非接触激光回转射线的二面角在机测量方法。激光位移传感器的测量射线在空间内绕固定轴旋转,构成回转射线,是测头的核心部分。回转射线扫掠待测工件表面,通过测量两被测平面与测头的距离信息并结合相应的数据处理,即可完成二面角的测量。测量装置作为机床的选配件,由数控机床主轴搭载,可实现在机测量。提出了基于非接触回转射线的二面角测量方法的数学模型,分析了相应的误差来源并实验验证了该方法的有效性。该方法可以较好地完成0°~120°范围内的角度测量,测量结果与三坐标测量机给出的相对真值进行了对比,实验结果表明,最大误差为14″,相对误差不超过0.048%。

关键词：测量角度测量二面角测量回转射线激光位移传感器在机测量

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在机测量技术与工程应用研究进展

航空制造技术 2022年第5期65卷 14-35页

作者：李文龙王刚田亚明寇猛李中伟华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室武汉430074 华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074

在机测量技术相比离线测量具有成本低、加工过程可检测、无需搬运与反复装夹等优势,为航空涡轮叶片、飞机机身机翼蒙皮、核电汽轮机大叶片、汽车发动机曲轴等复杂曲面零件精密制造提供了新的技术手段,但实际操作过程中仍存在两大技术难... 详细信息

在机测量技术相比离线测量具有成本低、加工过程可检测、无需搬运与反复装夹等优势,为航空涡轮叶片、飞机机身机翼蒙皮、核电汽轮机大叶片、汽车发动机曲轴等复杂曲面零件精密制造提供了新的技术手段,但实际操作过程中仍存在两大技术难题:(1)接触式在机测量精度较高,但受单点碰触采集模式的限制,检测效率无法满足工业零件的全尺寸批量化检测需求,仅适用于零件关键尺寸特征精确测量或干涉严重的复杂结构深入测量;(2)非接触式传感器位姿标定精度直接影响测量精度,此外测量精度也受投射方向和测量景深等因素影响,如何综合考虑上述因素进行传感器位姿精确标定和测量路径自动规划是亟须解决的问题。针对这些难题,系统介绍了接触式/非接触式在机测量系统架构、接触式在机测量路径规划、非接触式在机测量参数标定与路径规划理论方法,以此为基础开发出非接触式在机测量数据采集与处理专用软件iPoint3D OnsiteScan,介绍了该软件在航空发动机叶轮、航空航天框梁壁板、飞机蒙皮、核主泵法兰密封型面等典型零件在机测量工业场景中的应用效果,并讨论了复杂曲面在机测量技术的发展趋势。

关键词：在机测量复杂曲面零件传感器位姿标定测量路径规划干涉避免

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基于线激光在机测量的一面两孔特征寻位方法

激光与光电子学进展 2021年第1期58卷 181-187页

作者：周晏锋陈蔚芳曹新航潘立剑南京航空航天大学机电学院江苏南京210001

针对生产现场中工件精确测量和寻位问题,基于计算机数字控制机床(CNC)平台和线激光搭建了一套在机测量系统,并对工件一面两孔特征的快速寻位方法进行研究。利用球面的各向同性,通过标准球实现线激光在机测量系统的全局标定。将平面和孔... 详细信息

针对生产现场中工件精确测量和寻位问题,基于计算机数字控制机床(CNC)平台和线激光搭建了一套在机测量系统,并对工件一面两孔特征的快速寻位方法进行研究。利用球面的各向同性,通过标准球实现线激光在机测量系统的全局标定。将平面和孔作为找正特征,基于线激光传感器获取的测量数据,设计拟合算法并对相关特征的尺寸位置信息进行计算,最后利用试验件进行快速寻位实验。实验结果表明,该在机测量系统具有较高的精度和稳定性,能够满足生产加工中的工件寻位找正要求。

关键词：测量线激光传感器一面两孔快速寻位在机测量

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CNC 大型内齿轮在机测量系统研究

工具技术 1998年第2期32卷 32-35页

作者：丁子佳卫国强冯丽琴大连理工大学大连中策红旗机械有限公司大连大学机械系

针对大型齿轮的特点和在机测量的难点，研究开发了大型内齿轮在机测量的相关技术，建立了可测量大型内齿轮齿形、齿向及齿距误差的ＣＮＣ大型内齿轮在机测量系统。

关键词：齿轮测量系统在机测量齿轮测量