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基于CMM的反求工程中若干关键问题的研究

赵岩  
【摘要】:反求工程作为先进制造技术的一个分支,近年来一直是人们的研究热点。目前,已经在家电、汽车、航天等领域有了广泛应用。反求工程表现为对原型的参照设计,在只有实体而没有工程图纸的情况下,利用三维数据获取设备取得实体的三维数据,然后利用三维重构软件生成实体的几何模型,最后在此基础上生成数控加工程序控制数控机床或应用快速原型机加工出样件。 文中在全面归纳、总结国内外对反求工程的研究现状及存在的问题的基础上,对以三坐标测量机为测量设备的反求工程中遇到的问题,如三维数据获取;系统间的数据转换;数据多视图拼合;系统误差等进行了研究。 ·分析了反求工程与传统设计方法的区别、反求工程的关键技术以及目前在国内外的发展现状。 ·分析了三维数据的获取方法及LK G90CS型三坐标测量机的软、硬件组成;探讨了影响三坐标测量机测量精度的因素并提出了消除干扰的措施;提出了适用于不同类型被测实体的测量规划方法;以一款光电鼠标的测量过程为例,对测量中的测前准备、探针选择及校正、坐标系定义、测量边界定义、测量路径划分和数据输出进行了研究。 ·编制了一种中间转换格式用于三坐标测量机的输出数据与IGES格式之间的传输。用该方法编制的接口适用于多种型号的测量机和各种主流的CAD/CAM系统,解决了某些三坐标测量机因为数据格式的差异而不能用于反求工程的问题。 ·研究了测量过程中由于多次定位而带来的数据多视图拼合问题。提出了根据三点定位原理并利用刚性变换矩阵来实现将多次定位下的数据拼合到第一次定位时的坐标系中的方法,整个拼合过程不会出现扭曲变形。根据文中定义的文件命名规则,搜索最优拼合路径,自动完成数据的多视图拼合。 ·按照反求流程分块对反求工程中的误差分布进行了分析,并且针对各项误差提出了处理策略和控制误差的关键技术。


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