基于统计学习的自由曲面轮廓度误差评定与不确定度研究

摘要

随着自由曲面类零件在汽车制造、航空航天、造船、模具加工等许多工业领域的广泛应用，对此类零件的加工精度也提出了越来越严格的要求。目前，如何实现自由曲面零件的高效率、高精度的检测，已成为当前产品表面质量检测的重要研究内容。为了获取自由曲面的加工质量信息，本文重点研究了自由曲面轮廓度误差的评定模型、算法以及误差不确定度估计方法。
　　首先，依据形状几何误差经典定义，综合刚体运动学中的齐次坐标变换理论和最小区域准则建立了自由曲面轮廓度误差评定的数学模型。该模型的优点是利用最小二乘法对测点进行预定位处理，并将预处理后的有效测点作为精定位时的初始测量数据，进而为精定位算法的实施锁定了高质量的初始位姿。
　　其次，研究了基于序列二次规划算法(SQP)的自由曲面轮廓度误差评定方法。针对仅已知CAD模型的曲面，提出了计算测点到自由曲面最小距离STL(STeror Lithography)模型方法；针对已知参数表达式的曲面，采用分割逼近法计算测点到该曲面的最小距离。然后，采用序列二次规划算法，并结合距离函数的线性微分运动模型，实现测点与理论曲面的最佳配准。此外还利用MATLAB对误差评定算法进行了仿真实验，试验的对比结果表明该轮廓度误差评定算法的有效性。
　　最后，分析了影响自由曲面轮廓度误差的不确定度因素，并依据测量不确定度表示指南中的不确定度传播律，建立了曲面轮廓度误差不确定度估计模型。最后，通过搭建实验平台对上述模型和算法进行了实验验证。

目录

声明

英文简写

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状及存在的问题

1.3 本文的主要研究内容

第二章 NURBS曲面造型理论

2.1 B样条曲线曲面

2.2 NURBS曲线曲面

2.3非有理B样条曲线曲面插值拟合

2.4本章小结

第三章 基于SQP算法的自由曲面轮廓度误差评定

3.1 自由曲面轮廓度误差评定模型

3.2测点到曲面最小距离计算方法

3.3 基于SQP算法的曲面定位

3.4 仿真实验及结果分析

3.5 本章小结

第四章 自由曲面轮廓度误差不确定度分析

4.1不确定度的相关概念

4.2 形状误差测量不确定度的来源

4.3 自由曲面轮廓度误差的合成不确定度估计

4.4 本章小结

第五章 自由曲面轮廓度误差检测实验

5.1 加工实验设计

5.2 误差测量与不确定度估计

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

附录

致谢