基于三维CAD的智能三坐标测量路径规划与碰撞检查关键技术研究

摘要

高质量产品的制造不仅需要有高精密的加工制造设备，也需要有高精密的检测设备来保障。三坐标测量机正逐渐成为机械制造业特别是自动化生产中实现质量控制的主导检测设备。传统的主要依靠测量机自学习和手工测量的方式，已经制约了三坐标测量机功能的发挥。研究能够适应现代工厂的智能三坐标测量机已经成为制造业发展的关键技术之一。智能三坐标测量机是能够实现信息自动化和决策智能化的三坐标测量机，能够根据给定的测量任务自动制定零件模型的测量策略，实现自动测量编程，使三坐标测量机的测量过程尽可能地减少了人为的干预和管理。
　　 本论文是国家自然科学基金项目（复杂零件的测量信息生成与获取机制及其智能三坐标测量关键技术研究，项目编号:51075119），主要完成以下工作:1）通过对测头的选择、测头角度的确定和待测几何特征的依附平面等问题的研究，将路径规划问题分为全局路径规划和局部路径规划。2）依据测头的类型、测头角度的变换次数最少为原则，对零件上的待测几何特征进行分组，建立了全局路径规划问题的约束模型，模型直观地描述了待测几何特征检测排序问题的约束条件。3）基于约束模型，采用遗传算法对分组内的几何特征进行测量排序和优化。
　　 论文针对三维零件模型的待测几何特征集合及其检测信息构成，将多色集合理论应用到路径规划中，研究了全局路径规划问题的测量规则、约束建模、检测排序与优化、碰撞检查等关键技术。这些工作对智能三坐标测量机在路径规划和自动避障方面的发展奠定了坚实的基础。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 计算机辅助检测规划的内容

1．3 测量路径规划的研究现状

1．4 防碰撞检查研究现状

1．5 本论文的主要工作

第2章 三坐标测量机检测路径规划

2．1 引言

2．2 问题领域分析

2．3 测量路径生成原则

2．3．1 接触式测量原则

2．3．2 测量路径设计原则

2．4 全局测量路径和局部路径

2．5 本章小结

第3章 路径规划问题的建模分析

3．1 多色集合理论

3．1．1 多色集合理论的提出与发展

3．1．2 多色集合理论中着色的逻辑运算

3．2 基于多色集合理论的三坐标测量机路径规划建模

3．2．1 测头类型的选择建模

3．2．2 测头偏转方向的选择建模

3．2．3 待测几何特征依附检测平面的建模

3．3 基于多色集合理论的排序建模

3．3．1 数学模型的构建

3．3．2 约束模型的构建

3．3．3 全局路径规划约束模型的构建

3．4 基于约束模型的全局路径规划

3．4．1 遗传算法的概述

3．4．2 利用遗传算法进行全局路径优化

3．5 实例分析‘

3．5．1 复杂零件的全局路径规划顺序分析

3．5．2 测头类型的选择

3．5．3 触测角度的选择

3．5．4 利用遗传算法进行全局路径规划

3．6 本章小结

第4章 碰撞检查及碰撞规避研究

4．1 碰撞检查

4．1．1 三坐标测量简化模型的建立

4．1．2 碰撞检查

4．2 碰撞规避

4．2．1 外圆避障法

4．2．2 一般棱柱类避障

4．3 本章小结

第5章 检测路径规划系统的设计与实现

5．1 系统开发环境

5．1．1 Visual Studio 2008简介

5．1．2 Microsoft Office Access简介

5．1．3 Pro/Engineer软件及其二次开发概述

5．2 数据库概念结构设计

5．3 系统的主要界面

5．3．1 登录界面

5．3．2 检测规划菜单

5．3．3 全局路径规划优化方案界面

5．3．4 检测规划仿真界面

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢