針對直紋面表面結(jié)構(gòu)檢測的探頭六自由度定位方法研究.pdf

1、隨著先進(jìn)制造領(lǐng)域的不斷發(fā)展，對零件的加工質(zhì)量也相應(yīng)的提出了更高的要求，表面結(jié)構(gòu)作為表征零件加工質(zhì)量的重要指標(biāo)，對其進(jìn)行準(zhǔn)確有效的檢測已經(jīng)成為發(fā)展先進(jìn)制造裝備的重要前提?，F(xiàn)有的表面結(jié)構(gòu)測量技術(shù)雖可滿足大多數(shù)零件的檢測需求，但對于復(fù)雜直紋面類零件，如葉片、機(jī)翼、葉輪等制造領(lǐng)域中的重要零部件，在測量其表面結(jié)構(gòu)時仍存在測量區(qū)域有限、無法定點(diǎn)測量、運(yùn)動誤差影響測量精度等局限性。針對上述問題，本文提出一種可定點(diǎn)檢測直紋面表面結(jié)構(gòu)的六自由度定位系統(tǒng)，

2、并圍繞其測量過程中探頭的六自由度定位問題開展了一系列研究，本文主要內(nèi)容包括：
　　1.根據(jù)表面結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)檢測方法，結(jié)合直紋曲面的型面特征及側(cè)銑加工機(jī)理，明確直紋曲面的表面結(jié)構(gòu)檢測方式；分析常用檢測設(shè)備在測量直紋曲面過程中存在的探頭空間干涉與定位問題，提出一種采用橫向掃描探頭檢測直紋面表面結(jié)構(gòu)的六自由度定位系統(tǒng)；針對探頭實(shí)際定位姿態(tài)在繞X、Y、Z方向上存在角度偏差問題，采用數(shù)值求解方法分析各角度偏差對測量結(jié)果準(zhǔn)確性的影響。
　　

3、2.根據(jù)探頭六自由度定位需求，依據(jù)由直紋曲面參數(shù)方程定位待測點(diǎn)的處理方式，通過采用OpenGL三維建模技術(shù)并建立參數(shù)方程(u, v)坐標(biāo)與UV紋理坐標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系，提出一種基于模型交互的屏幕光標(biāo)定位待測點(diǎn)方式，實(shí)現(xiàn)直紋面上待測點(diǎn)的直觀定位及六項位姿信息的獲??；針對其無法定點(diǎn)測量問題，進(jìn)一步提出一種基于模型交互的數(shù)值輸入定位待測點(diǎn)方式，通過采用人工輸入待測點(diǎn)坐標(biāo)的形式解決該問題。根據(jù)兩種待測點(diǎn)定位方法的實(shí)現(xiàn)原理，分別對其中的模型文件讀取、模

4、型交互顯示、三角面片拾取以及射線求交拾取點(diǎn)等算法做出設(shè)計。
　　3.針對探頭定點(diǎn)測量的實(shí)現(xiàn)問題，根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)動控制模式，設(shè)計探頭定位的運(yùn)行流程；采用多體系統(tǒng)理論構(gòu)建系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)模型，完成系統(tǒng)逆運(yùn)動學(xué)分析，明確探頭定位至待測點(diǎn)所需位移量；分別采用標(biāo)尺和3D尋邊器，完成系統(tǒng)機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)與工件原點(diǎn)的設(shè)定，構(gòu)建探頭定位基準(zhǔn)。
　　4.基于VS2010、OpenGL接口及運(yùn)動控制卡動態(tài)鏈接庫，對控制軟件進(jìn)行開發(fā)，實(shí)現(xiàn)直紋曲面待測點(diǎn)定位