虚拟齿轮测量中心的触测检测

摘要

虚拟齿轮测量中心是一个纯软件的系统，它是真实齿轮测量中心的机械结构、工件特征及测量过程等在虚拟环境的映射与仿真。虚拟齿轮测量中心在齿轮测量中心的软件编制与认证，以及齿轮测量中心测量误差的分离、测量不确定度的评定中都将发挥重要作用，因此对虚拟齿轮测量中心研究具有重要的意义。虚拟齿轮测量中心的触测检测是整个虚拟齿轮测量中心的核心，虚拟测头与虚拟工件的触测检测算法直接影响到整个系统的性能。课题研究的虚拟齿轮测量中心的触测检测与虚拟三坐标测量机的触测检测不同，虚拟三坐标测量机主要是离散的单点测量。
　　 本研究主要实现的是虚拟测头与虚拟工件的连续扫描式触测检测，其中主要涉及到虚拟测头和虚拟工件的几何表征和触测检测两个方面内容。在几何表征上，是将CAD软件生成的数据导入系统当中，然后利用OpenGL打开，因此课题中系统详细研究了三维图形的两种存储格式DXF格式和STL格式，并且利用STL的ASCII形式导入数据生成了虚拟测头与虚拟工件的模型；在触测检测方面，本文研究了国内外各种离散和连续的碰撞检测算法，最后提出了应用Constact方法和代数方法结合的连续碰撞检测算法进行触测检测。由于虚拟齿轮测量中心的触测检测的研究处于一个基础阶段，因此课题的触测检测的研究主要是在二维平面内进行的，通过上述两种方法课题实现了虚拟测头与虚拟工件的触测检测；最后将两者结合的碰撞检测方法应用到虚拟齿轮的齿槽测量中达到了很好的效果。本文还引入了虚拟工件等距线和等距面的概念，为虚拟齿轮测量中心触测检测的后续研究提出了一个较好的方向。实现了二维虚拟测头与虚拟工件的连续扫描式触测检测，为三维触测检测以及整个虚拟齿轮测量中心系统的完成奠定了基础。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 课题来源及研究背景

1.2 课题研究的目的和意义

1.3 国内外虚拟测量技术的研究现状

1.3.1 虚拟坐标测量机的发展

1.3.2 虚拟齿轮测量中心的发展

1.4 碰撞算法的国内外研究现状

1.4.1 离散碰撞检测算法

1.4.2 连续碰撞检测算法

1.5 课题研究的内容和和重点

1.5.1 课题研究的主要内容

1.5.2 课题研究的重点

2 触测检测系统的总体设计

2.1 引言

2.2 真实齿轮测量中心的构成

2.3 虚拟齿轮测量中心工作原理

2.4 测头与工件模型导入绘制

2.4.1 OpenGL简介及环境配置

2.4.2 三维虚拟测头的绘制

2.4.3 三维虚拟工件图形存储导入格式

2.4.4 三维图形的导入绘制

2.5 本章小结

3 虚拟测头与工件的触测检测的实现

3.1 引言

3.2 触测检测的理论基础

3.2.1 测头与工件的运动简述

3.2.2 插补运动

3.2.3 几何和坐标系的变换

3.3 触测检测的算法实现及触测矢量计算

3.3.1 虚拟齿轮测量中心触测与传统虚拟三坐标测量机的区别

3.3.2 碰撞算法的选择

3.3.3 碰撞算法的应用

3.3.4 计算测头相对工件的触测矢量

3.4 触测检测程序实现

3.4.1 程序实现的各个类及其功能

3.5 触测检测仿真运行

3.5.1 资源加载实现

3.5.2 触测检测的仿真实现

3.6 本章小结

4 检测实例

4.1 引言

4.2 Constct方法在虚拟齿轮上的应用

4.3 代数方法在虚拟齿轮测量程序上的应用

4.3.1 代数方法的应用

4.3.2 程序的实现

4.4 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

致谢