飛機(jī)形位誤差檢測(cè)技術(shù)研究
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時(shí)間：2017-02-27
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結(jié)合三坐標(biāo)測(cè)量的特點(diǎn)，研究數(shù)字化檢測(cè)形位公差，建立相應(yīng)的零件坐標(biāo)系，通過(guò)點(diǎn)的坐標(biāo)值就可以直觀地反映實(shí)物整個(gè)形體質(zhì)量及偏離方向。這樣既便于對(duì)不合格產(chǎn)品的返修，又便于工藝部門(mén)更準(zhǔn)確地對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行分析，促進(jìn)工藝方法的改進(jìn)。數(shù)字化檢測(cè)水平的高低直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量及交付進(jìn)度。因此研究產(chǎn)品數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)，提高工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
面輪廓度檢測(cè)技術(shù)研究
如圖1所示，面輪廓度公差帶是包絡(luò)一系列直徑為公差值0.200mm的球的兩包絡(luò)面之間的區(qū)域，諸球的球心應(yīng)位于具有理論正確幾何形狀的面上。當(dāng)被測(cè)要素的理想輪廓相對(duì)基準(zhǔn)沒(méi)有位置要求時(shí)，屬于形狀公差；當(dāng)被測(cè)要素的理想輪廓對(duì)基準(zhǔn)有位置要求時(shí)，屬于位置公差[1]。
當(dāng)面輪廓度為形狀誤差時(shí)，可根據(jù)測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)值，與曲面進(jìn)行最佳擬合，達(dá)到所有測(cè)量點(diǎn)的最佳狀態(tài)，進(jìn)行最終的點(diǎn)位評(píng)定。
當(dāng)面輪廓度為位置誤差時(shí)，可根據(jù)測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)值，在所給定的位置方向上（所標(biāo)注的基準(zhǔn)上）不能進(jìn)行平移和旋轉(zhuǎn)，其他方向上可進(jìn)行任意的平移和旋轉(zhuǎn)，直到所有的點(diǎn)位達(dá)到最佳狀態(tài)，進(jìn)行最終的點(diǎn)位評(píng)定。輪廓度公差分析如圖2所示。
根據(jù)曲面特征點(diǎn)的布局要求，在產(chǎn)品模型上提取被測(cè)部位的理論點(diǎn)位數(shù)據(jù)。利用矢量點(diǎn)的自動(dòng)檢測(cè)功能對(duì)這些點(diǎn)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，用公式（1）計(jì)算出點(diǎn)的總誤差，還可以通過(guò)觀察每個(gè)實(shí)際測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)值, 分析出被測(cè)輪廓相對(duì)于理想輪廓的偏離狀態(tài)。
線輪廓度的檢測(cè)技術(shù)研究
目前，在做復(fù)雜的線輪廓度評(píng)價(jià)時(shí)，常采用牛頓迭代法等優(yōu)化算法計(jì)算被測(cè)點(diǎn)到理論輪廓線的最近距離心，計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，有些情況甚至無(wú)法求解。另外當(dāng)整個(gè)輪廓曲線由多個(gè)表達(dá)式構(gòu)成時(shí)，還需要先判斷被測(cè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的輪廓表達(dá)式；對(duì)于已給出一系列型值點(diǎn)的輪廓常采用三次樣條等函數(shù)來(lái)擬合理論輪廓，得到擬合的理論輪廓表達(dá)式后再依據(jù)前面的方法，計(jì)算出被測(cè)點(diǎn)的輪廓度誤差，其中擬合過(guò)程必然會(huì)有精度損失[3]。
針對(duì)目前線輪廓度評(píng)價(jià)方法的繁瑣性和局限性，本文提出了一種基于離散點(diǎn)的輪廓度評(píng)價(jià)算法，該算法主要計(jì)算點(diǎn)到點(diǎn)的最小距離，避免了較為困難的點(diǎn)到不規(guī)則曲線最小距離的計(jì)算。
線輪廓度誤差是指實(shí)際被測(cè)輪廓線對(duì)理論輪廓線的變動(dòng)量。按輪廓度誤差的定義，最基本的評(píng)定原則需要滿(mǎn)足最小包容區(qū)域原則。最小包容區(qū)域是指由2條平行曲線包容實(shí)際輪廓線時(shí)，具有最小寬度的包容區(qū)域。在線輪廓度誤差的評(píng)定中，任何方法都要以該原則為基本原則，但由于直接采用該原則較為困難，常采用最小二乘等近似算法。線輪廓度的評(píng)價(jià)依據(jù)有無(wú)基準(zhǔn)可分為有基準(zhǔn)要求的線輪廓度和無(wú)基準(zhǔn)要求的線輪廓度。本文以有基準(zhǔn)要求的線輪廓度為例，論述基于離散點(diǎn)的輪廓度算法，對(duì)于無(wú)基準(zhǔn)要求的線輪廓度同樣適用。
當(dāng)線輪廓度要求只在任意方向上評(píng)定時(shí)，其實(shí)際測(cè)量的要求同面輪廓度是基本相同的，但當(dāng)線輪廓度要求在任意方向上和規(guī)定長(zhǎng)度內(nèi)評(píng)定時(shí)，其實(shí)際測(cè)量要求同面輪廓度檢測(cè)有一定的差異。檢測(cè)評(píng)定時(shí)，必須對(duì)任意曲線的長(zhǎng)度進(jìn)行控制，在規(guī)定的長(zhǎng)度內(nèi)評(píng)定線輪廓度，這樣的要求，比不規(guī)定長(zhǎng)度評(píng)定相對(duì)公差要求松些。本文主要討論在任意方向上、規(guī)定長(zhǎng)度內(nèi)評(píng)定線輪廓度的方法。
根據(jù)所得到的離散點(diǎn)的理論坐標(biāo)值和理論法矢量，結(jié)合三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的自動(dòng)測(cè)點(diǎn)功能，將所有的理論離散點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，得到這些理論離散點(diǎn)的實(shí)際測(cè)量值。
利用離散點(diǎn)進(jìn)行線輪廓度的評(píng)定，即將理論輪廓的離散點(diǎn)P與被測(cè)輪廓的離散點(diǎn)Q進(jìn)行對(duì)比計(jì)算。首先，對(duì)于每一個(gè)Q，均在P中搜索一個(gè)與其距離最近的點(diǎn)。其次，計(jì)算出每個(gè)Q對(duì)應(yīng)的最小距離d。最后，計(jì)算出數(shù)列中的最大值dmax，即被測(cè)輪廓的線輪廓度誤差。
評(píng)論