基于逆向工程的复杂三维曲面涡旋零件的精度检测

摘要

涡旋空气压缩机是一种通过改变容腔容积来实现气体压缩的空气压缩机。涡旋空气压缩机动、静盘涡旋面的加工质量将直接影响到涡旋压缩机的工作效率、性能以及使用寿命。为了对其涡旋面的加工质量进行评定，需要对涡旋面的加工精度进行测量。随着科学技术的迅猛发展和制造水平的不断提高，人们对复杂结构和曲面零件的精度要求越来越高。但是由于此类零件形状复杂，用传统的检具检验难度大，检测精度不高，那么，如何采用有效的检测方法取代传统的检测工具，提高曲面零件的检测精度便成为了实际中亟待解决的问题。本文在研究有关逆向工程应用技术的基础上，充分分析研究了将逆向工程技术应用于结构复杂的产品的质量检测的可行性，最终提出了基于逆向工程技术的复杂结构产品的质量检测方法，实现产品检测手段的数字化、可视化、自动化，以解决传统测量手段耗时长，检测难，成本高等问题。这种测量方法是通过不同的检测方式得到零件的表面信息与参考模型两者之间的误差，然后判断误差是否在可接受的范围内。
　　在本文中，以涡旋压缩机涡旋盘为主要研究对象，首先对涡旋盘进行表面分析以选取合适的测量设备获得表面信息，然后使用Geomagic Studio软件对涡旋盘的表面点云数据进行处理，以获得合适的点云数据，为后续的检测工作做好准备，最后使用Geomagic Qualify软件进行对比分析，全面分析测量误差、数据处理误差和模型匹配误差，并提出了相应的解决方案，采用二维分析、三维分析和形位公差评估的方法得到了最终检测的结果，并把结果反馈到生产实际中，取得了满意的成效。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 课题提出的背景

1．1．1 产品的质量检测和检测内容

1．1．2 传统的产品质量检测方法及弊端

1．1．3 逆向工程技术应用于产品质量检测的意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 涡旋压缩机的研究现状

1．2．2 形位公差的研究现状

1．2．3 逆向工程技术的研究现状

1．3 本课题的来源

1．4 本论文的研究内容

第2章 逆向工程的质量检测原理

2．1 逆向工程概念

2．2 逆向工程的应用

2．3 基于逆向工程的产品质量检测的基本工作流程

2．3．1 数据采集

2．3．2 数据预处理

2．3．3 基于CAD模型的产品质量检测

2．4 基于逆向工程产品质量检测的误差分析

2．4．1 测量精度的研究

2．4．2 基于逆向工程的产品质量检测的误差分析

2．5 本章小结

第3章 逆向工程中的测量系统

3．1 接触式数据采集方法

3．2 非接触式数据采集方法

3．3 接触式与非接触式测量的优缺点

3．4 选择原则

3．4．1 数据采集方法的选择原则

3．4．2 测量设备的选择原则

3．5 涡旋零件的数据获取

3．5．1 本文所采用的设备简介

3．5．2 获取数据时的注意事项

3．6 本章小结

第4章 质量检测中的点云数据处理

4．1 Geomagic软件简介

4．2 数据格式转换

4．3 点云数据预处理

4．3．1 待测模型

4．3．2 测量前分析

4．3．3 采集数据

4．3．4 模型分析

4．3．5 点数据预处理

4．4 多视点云拼接

4．4．1 多视点云的对齐

4．4．2 数据融合

4．5 异常点(误差点)处理

4．6 噪声点去除

4．6．1 常用的有序点云去噪算法

4．6．2 散乱点云的去噪方法

4．7 数据精简

4．7．1 点云精简算法评价

4．7．2 数据精简算法分类及比较

4．8 基于曲率精简的混合精简法

4．8．1 随机精简

4．8．2 曲率精简

4．8．3 混合精简

4．8．4 应用效果

4．9 本章小结

第5章 涡旋零件误差数字化检测技术

5．1 Geomagic Qualify简介

5．2 误差

5．3 检测技术

5．3．1 检测

5．3．2 检测基准

5．3．3 检测原则

5．4 质量检测的曲面匹配与误差检测方法研究

5．4．1 质量检测的曲面匹配方法研究

5．4．2 基于图形制导的曲面最佳匹配

5．5 涡旋零件的误差检测

5．5．1 涡旋盘数学模型

5．5．2 涡旋零件的材料

5．5．3 误差检测

5．6 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文