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三坐标测量机测头半径三维智能补偿技术

2020-11-27李皓波赵金李芩晚赵家印

商品与质量 2020年8期
关键词:曲面顶点半径

李皓波 赵金 李芩晚 赵家印

1-2.中核建中核燃料元件有限公司 四川宜宾 644699

3.浙江万里学院 浙江宁波 315101

4.南华大学 湖南衡阳 421001

1 三坐标测量机应用

测量机对零件表面数据采集方法可以分为非接触式和接触式数据采集两类。测量机的使用有重复性好、精度高、噪声低等优点,是较为广泛的接触式测量设备。这一设备用于进行连续扫描、数据采集和接触数据采集的主要测量,如点位触发是采数据采集是和零件表面形状检测能够进行表面的数字化场合的连续性扫描。接触式测量方法可以用于大规模的数据采集,其采集的数据速度较快,应用于制造零件,测量误差、侧头半径补偿等接触和非接触式测量方法的优缺点,经过研究主要表现为以下几点。

(1)接触式测量方法能够通过多传感器进行测量系统的功能发挥,通过主动视觉系统和接触是CMM集成,实现了曲面识别和视觉测量后的粗定位。非接触式测量方法能够进行激光扫描头和接触扫描头互换的做得测量系统运行,高精度测量功能,在激光测投和接触式测头实现优势互补的前提下完成坐标测量。目前CMM测量中,对于一些自由曲面形成的复合曲面采用二维在线自动补偿方法进行侧头半径的关系处理,在测量后自动完成数据的侧头半径补偿,对一些规则性的形状进行表面的测量。考虑到对测量进行离线、侧头半径的三维补偿,测量点补偿方法如不适用于接触式扫描密集数据的采集,可以运用侧头半径补偿的方法,可以进行密集数据的采集,并且在补偿过程中能够对处理时间过长和精度不精确的现象进行修正。例如一种四点共求法的应用,实现了对测头半径的补偿,在进行数据点的方法运用后,经过对补偿精度的分析,验证四点共球法可以满足大多数工程测量[1]。

(2)侧头半径三位补偿模型,采用散乱测量数据,建立自组织特征映射SOFM神经网络,在此基础上接触扫描密集数据。测头半径三位智能化采集补偿拥有了很好的测量效果。目前线性的测头半径补偿包含微平面法、直接及算法、三角网格法,拟合补偿法等。这些方法中均要应对数据处理计算量大、不适合现场快速测量等特征,在吸取各项方法的优点基础上,提出新的补偿方法四点共球法,这种方法远离较为简单,简单的法矢比就可以对三点进行拟合精度补偿。

2 三维智能计算补偿模型采集和制作

测头半径三维智能补偿能够按照构建的训练形式,对包含顶点的几何信息进行空间位置坐标和顶点法矢量,拓扑信息的位置得到获取,建立网格对测头半径进行三维补偿,得到矩形网格,沿网格顶点矢量方向进行修正,使得网格顶点更加趋近于侧头球面[2]。

(1)微斜切面预购的曲面用参数方程进行表示,P为曲面的笛卡尔坐标,Q为曲面参数,表示矢量。

P=P(Q)

对上述公式进行曲面参数的获取,在复杂的非线性变换中,使用函数拟合测得的数字化点数群数据,可展开用于扩展SOFM神经网络学习而得,这一公式所构造的神经网络权重矢量,能够在微切平面方程的运行下获得微切平面曲面精度。

自组织特征映射神经网络阵列中的神经元经过SOFM组织学习算法,使得空间有序特征映射,通过算法扩展获得和建立映射关系。神经网络训练和学习满足神经网络权重矢量。在调整算法的基础上,按照ESOFM神经网络感受也数字化点群数据。分区的方法为:每组群中各自对应相应的子区域负责,用于计算相应子区域的位置权重矢量[3]。

(2)构建的巨型网络模型和训练模式,可用于构建微切平面,以及其他巨型网络,构建压缩网格化密集散了数据并进行改进之后,加大了巨型网格边的神经元和邻近的神经元测点边界区进强度,减少了矩形边缘误差。

PS=PS’

3 测头半径补偿的仿真试验

测头半径三维补偿在被测点的法线上,位于接触点的法矢关键点是进行侧头半径补偿的曲面建成,标志被测面的法向方向获得测出球面的方针密集散乱测量点,进行半径补偿模型的神经元阵列的计算,在进行侧头半径的补偿方针试验后,根据测量点信息的计算,ESOFM神经网格经过训练以后,得到顶点相应的法式计算测头与工件的接触点及之后,毕竟接触曲面的巨型网格。侧头半径补偿仿真实验分析采用球面分析的密集散乱测量典籍的仿真实验,进行侧头半径补偿模型中的神经元阵列,侧头半径为1mm。

通过仿真实例我们可以看到,球心仿真测量采集点生成的巨型网格,其边界点包含了165个,存在较为明显的巨型网格边缘误差。经过训练模式的仿真实验测头球点经过巨型网格和网格顶点处的法矢绘制,保证测量点击边界点及绘制了仿真接触点及的边界典籍,从中可以看到巨型网格边缘误差增大或减小,绘制仿真测量点击的边界点,即表示巨型网格顶点法矢方向对侧头半径进行三维补偿,求取所有网格边界顶点和点集中相应的距离平均值,对于边缘误差进行评估,发现边界点集的采样密度边缘误差两只有较大的影响。

4 结语

测量机智能三维补偿原理简单、计算速度快、运算小,设计软件系统能够高度进行数据集成。传统的侧头半径补偿理论基础上,对侧头半径进行补偿。通过补偿精度和运算量可以较高的补偿精度。当前采用四点共球法等先进方法,能够适用于较多数的工程测量,具有很大的实用价值。测量机测头半径三维智能补偿技术根据网格顶点法式与侧头半径指得到顶点偏移点。

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