逆向工程中自由曲面测量的最优参数确定和数据处理

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1、济南大学毕业设计外文资料翻译毕业设计外文资料翻译题目逆向工程中自由曲面测量的最优参数确定和数据处理学院机械工程学院专业机械工程及自动化班级机自0702学生刘双源学号20070403112指导教师王玉增二〇一一年四月十日-18-济南大学毕业设计外文资料翻译-18-济南大学毕业设计外文资料翻译IntJAdvManufTechnol,(2003)21:678–690逆向工程中自由曲面测量的最优参数确定和数据处理F.-J.Shiou,Y.-F.LinandK.-H.Chang机械工程学系,国立台湾科技大学,

2、No.43,Sec.4,基隆路,106台北,台湾摘要这项工作的一个目的是确定自由曲面测量中探针直径和网格距离的最优组合,另一个则是为Shepard插值法确定最优参数。自由曲面测量中探针直径和网格距离的最优组合是经过Taguchi填料模型试验来决定的。根据矩阵实验结果，越小的探针直径和坐标格网距离,曲面的准确度越好。所谓局部Shepard内插法最优参数，即指数u和半径R，是在标准钢球表面的测量数据点和推理的数据点中用均方根正常误差最小化（RMSNE）方法确定的。所确定的最佳工艺参数，实际应用到一个自由

3、曲面（鼠标表面）上的三坐标测量机（CMM）的测量。局部Shepard插值法通过从1054点插入16个控制点来测量数据。双三次Bezier和B样条曲面CAD模型是通过这些插控制点来构建。关键词Bezier曲面;双三次B样条曲面;均方根正常误差最小化法（RMSNE）;Shepard内插法;Taguchi矩阵实验1介绍由于快速产品设计的需要正在增加，近些年来逆向工程在快速的产品设计中的发挥了重要作用。物理模型或样品部分的三维数据可以通过数字化三维激光扫描系统（非接触式）或三坐标测量机（CMM，接触式）（图

4、1）来获得。接触式测头的主要优点是精度高，重复性好，操作方便，但相应的缺点是低测量速度，探针磨损和探测半径补偿问题。非接触式探头，由于其较高的测量速度，无接触力，不存在探针半径补偿等优点，近些年来已被应用到CMM和CNC数控加工中心中来测量自由曲面[1,2]。假如需要进一步处理数据，如修改、平滑大量数字化的点云数据，那么三维扫描数据处理软件通常是必要的[3,4]。通过计算机辅助设计，制造和工程技术的使用，一个分析模型可以从数据处理和研究中建造。用CMM对物理模型的三维数据的测量精度是可靠的，并且优于

5、用三维激光扫描系统。然而，与CMM的测量速度比三维激光扫描系统慢。从各控制点的正常矢量信-18-济南大学毕业设计外文资料翻译图1逆向工程技术中步骤流程图息，探测半径补偿必须计算，以获取有关测量工件表面的数据点(Fig.2)[5]。三坐标测量机上对自由曲面测量的探头半径与测量网格距离的最佳组合还没有在文献中研究呈现。在x，y平面的预测数据点，这是原来的距离相等，探针半径补偿后变成离散的（图3）。在x，y平面矩形网格的数据点对执行测量路径规划和建设的CAD模型的目的是方便和很有帮助的。数据点位于矩形网格

6、，可从使用Shepard-18-济南大学毕业设计外文资料翻译散乱数据点插值法估计。该方法已被证明是适合于表面的图形表示[6]。局部Shepard插值法中对距离较大的节点的界限都没有明确定义在[6]。这项工作的目标之一是确定探头的直径和自由曲面测量网格间距优化组合，另一种是，以确定Shepard插值法的最佳参数。对自由曲面测量的探头直径和网格距离的最佳组合的确定是通过Taguchi矩阵实验来实现的。标准钢球表面的测量数据点和推理的数据点中均方根正常误差最小化方法的目的是确定对局部Shepard插值法研

7、究中的最佳参数，即指数u和半径R。局部Shepard插值法用于从x，y平面上大量的栅格数据点中获得较少控制的数据点。图2利用昆氏程序从测量数据点构建未知自由曲面一般过程-18-济南大学毕业设计外文资料翻译1逆向工程中在三上对自由曲面测量最优探头直径与网格距离的确定探头直径和网格距离是配置三坐标测量机测量未知的自由曲面上的重要参数。确定最佳参数的概念是指可以用最佳参数将工件表面准确的测量。从测量数据点中计算出的曲面法线在测量精度中起着重要的作用。而且不同的探针直径和网格距离的组合产生了不同的曲面法线。

8、曲面的理论法线和计算法线之间的角度应尽可能的小。由于这两个参数都是由矩阵实验确定，故他们既能够适用于小斜率又能适用于大斜率的曲面。图3执行探头半径补偿后数据点在X，Y平面内的投影2.1配置矩阵实验通过Taguchi正交阵列[7]的矩阵实验能够有效的确定这几个参数的影响力。探头直径和网格直径被选定为实验因素（参数）（表1）来衡量五个不同区域的表面控制点，探头直径和网格直径的直径为2英寸和4英寸，分别代表不同的方向和斜率，如图4所示。球面上五个控制点中的每一个点周围被八个