智能化三坐标测量机软件关键技术研究

摘要

在航天、汽车、模具等制造领域，都需对复杂曲面产品进行测量，由于三坐标测量机通用性好、测量范围大、精度好、效率高，因此得到广泛的应用。随着制造业自动化程度的提高，智能化三坐标测量机将成为未来的发展方向。智能化三坐标测量机能根据被检测零件CAD信息自动完成在线测量，并指导加工中心改进零件加工程序，整个过程人为干预大大减少。
　　传统测量机CAD/CMM接口技术和测量点分布策略有诸多不足，从而导致测量机效率较低、测量成本较高，本文主要就智能化三坐标测量机软件中这两点关键技术进行了深入研究。
　　本文结合现代制造在线测量的要求对智能化三坐标测量机软件结构和界面等进行了规划，结构上主要分为：CAD/CMM数据交换接口、测量点分布等八个模块，其中对每个模块需要实现的功能也进行了详细的规划。
　　CAD软件和三坐标测量机系统之间的数据交换为测量提供了零件信息来源，本文以通用CAD文件IGES为数据交换介质，对其数据结构进行分析，实现零件信息的读入、转换，并利用OpenGL完成零件的三维重绘。
　　测量点分布策略的研究是软件的重点。在常用测点分布方法中，测点都是呈静态分布的，本文在NURBS曲线的计算基础上提出了曲线上基于力平衡原理的测量点动态自适应分布方法，这是本论文的创新之处。在该方法中，每新生成一测量点都会使已生成点相互之间作用力发生变化，为保持力平衡状态，测点就会进行自动修正，从而导致整个测点生成过程中所有测点都始终处于动态平衡状态。通过该方法和其他常用的测量点分布法的对比、分析，验证了该方法的有效性和可行性。
　　最后本文将曲线动态自适应分布方法推广到曲面上，发展了曲面的动态自适应分布方法，曲面布点采用基于三角片曲面重构原理的布点方法。该测点分布方法以点对圆心产生的合力作为修正值，所有的点在生成过程中也是处于动态平衡状态的。

目录

智能化三坐标测量机软件关键技术研究

RESEARCH OF KEY TECHNOLOGIES ON INTELLIGENT COORDINATE MEASURING MACHINE (CMM) SOFTWARE

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 三坐标测量机发展概况及发展趋势

1.2.1 三坐标测量机的发展历程及现状

1.2.2 三坐标测量机软件的发展

1.2.3 测量点分布策略研究现状

1.2.4 三坐标测量机发展趋势

1.3 课题目的和意义

1.4 本课题研究的主要内容

第2章 软件系统的总体规划和界面设计

2.1 三坐标测量机介绍

2.2 测量机软件的总体规划

2.3 测量系统的工作过程规划

2.4 软件的界面设计

2.5 软件的实现方案

2.6 本章小结

第3章 IGES文件的读入和曲面重绘

3.1 IGES规范简介

3.1.1 IGES的应用

3.1.2 IGES的文件格式

3.2 IGES文件的读入和重绘

3.2.1 IGES文件的读入

3.2.2 各种三维重绘数据的提取

3.2.3 图形的重绘

3.3 本章小结

第4章 曲线上测量点分布策略

4.1 测量点分布策略

4.1.1 测量点分布

4.1.2 测量点分布原则

4.2 曲线计算理论基础

4.2.1 NURBS曲线

4.2.2 NURBS曲线的计算

4.3 曲线上测量点分布常用方法

4.3.1 弦高法原理简介

4.3.2 实现过程

4.4 测点动态自适应分布法

4.4.1 动态自适应法理论基础

4.4.2 动态自适应法分布过程

4.5 测点分布对比

4.5.1 对比方法

4.5.2 曲线测点分布对比

4.6 本章小结

第5章 曲面上测量点分布策略

5.1 各种几何形状表面测量点分布

5.1.1 平面

5.1.2 圆柱体和圆锥体

5.1.3 复杂曲面的测量

5.2 曲面计算理论基础

5.3 NURBS曲面测量点分布

5.3.1 原理简介

5.3.2 测量点生成过程

5.4 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢