虚拟齿轮测量中心触测算法及工件模型预处理

摘要

虚拟齿轮测量中心是采用虚拟技术以真实齿轮测量中心为原型开发的一套软件系统，主要用于完成真实齿轮测量中心的运动和测量过程仿真及数据处理与分析，可针对采用三角面片构建的虚拟工件进行碰撞检测。在碰撞检测过程中，原有的遍历式扫描检测算法需计算测头相对于组成工件的每个三角面片的距离，碰撞检测时间过长，碰撞检测速度与测量运动速度不匹配，从而导致测量结果存在粗大误差甚至系统死机现象。
　　本研究针对上述问题，为了提高碰撞检测速度，提出了工件模型分区预处理+遍历式扫描检测的方法。该方法在碰撞检测前将工件模型划分成多个区域，碰撞检测过程中先进行测头和各个区域的相交测试，在相交区域中利用遍历式扫描算法进行碰撞距离计算，并返回正确的触测矢量。首先，通过分析经典小方块体素剖分法，针对回转体工件的特性提出了小扇区体素剖分工件模型预处理方法。接着，针对虚拟齿轮测量中心采样数据不同步问题，进行了多通道数据采样同步性设计。其次，进行了扇区搜索+遍历式扫描算法的程序设计，分析了算法评测需求，编制了算法评测软件，通过构建圆棒、齿轮等回转体工件模型，进行了算法可行性、算法效率及扇区体素剖分系数优选等评测实验，通过实验验证了算法设计的可行性和正确性。最后，对整个虚拟齿轮测量中心进行了实例仿真，完成了零点校正与分析，不同精度的渐开线样板仿真测量和误差分析。最终实现了渐开线齿轮齿廓、螺旋线及齿距项目的仿真测量，为以后开展齿轮测量中心的误差传递机理分析以及复杂工件测量程序开发等工作奠定了良好基础。

目录

1 绪 论

1.1 课题来源及研究背景

1.2 课题研究的目的及意义

1.3 国内外研究现状

1.4 课题研究的主要内容

2 工件模型预处理

2.1 基于空间体素剖分的工件模型预处理方法

2.2 工件模型预处理算法的软件设计

2.3 本章小结

3 虚拟齿轮测量中心触测算法

3.1 虚拟齿轮测量中心体系结构

3.2虚拟齿轮测量中心的改进设计

3.3虚拟齿轮测量中心探测算法研究

3.4 扇区搜索+遍历式扫描算法的评测

3.5本章小结

4 虚拟齿轮测量中心仿真实验与分析

4.1 虚拟齿轮测量中心仿真实验方案设计

4.2虚拟齿轮测量中心零点校正仿真与分析

4.3 渐开线样板的测量仿真及精度分析

4.4 渐开线圆柱齿轮的测量仿真

4.5 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及专利

致谢

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