三坐标测量机采样预测方法及测头补偿技术研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文三坐标测量机采样预测方法及测头补偿技术研究作者姓名：王洋指导教师：隋天中副教授东北大学机械工程与自动化学院申请学位级别：硕士学科类别：专业学位学科专业名称：机械工程论文提交日期：2014年6月学位授予日期：2014年7月评阅人：?司两名{乞论文答辩日期：2014年6月答辩委员会主席：原哕嘞东北大学2014年6月万方数据AThesisinMechanicalEngineeringPredictionSamplingMethodandProbeCompensationTechnol

2、ogyofCMMResearchByYangWangSupervisor：AssociateProfessorTian—zhongSuiNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：三洱日期：加f牛葺6Ii“

3、E

4、学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年∥学位论文作者签名：土导师签名：签字日期：z。fcP第6fj“Ij签字日期：万方数据东北大学硕士学位论文摘要三坐标测量机采样预测方法及测头补偿技术研究摘要逆向工程与传统的设计过程不同，它是制

5、造向设计逆向反馈信息，利用测量设备测量得到实物模型的相关数据，然后运用一定的处理技术来形成CAD模型。其技术的核心是几何形状的测量反求，而三坐标测量机(CMM)在测量中的地位不可取代。随着逆向工程的快速发展，对三坐标测量机的测量要求越来越高。作为硬件装备的重要补充，软件技术变得越来越重要，因此通过一些理论和方法提升、完善和优化三坐标测量软件具有理论和实际意义。本文在CMM采样预测方法、半球头法测量、三角网格剖分、测头半径补偿等方面进行了研究，开发了相应的测量数据处理软件界面，并通过实例仿真验证了这些研究结果的

6、实用性。本文完成的主要工作如下：(1)针对现有典型自适应测量预测方法的精度、效率不高的现状，本文提出了切线偏转自适应预测法。利用方向和长度两个因素的自适应变化，实现采样点预测。通过余弦曲线、震荡曲线实例仿真证明了此方法较典型的圆弧预测法，采样点分布更合理，精度和效率也较后者提升了近两倍。(2)以半球测头测量法为基础，本文提出了一种针对半球头网格化测量时旋转方向预测的方法。对马鞍曲面进行实例仿真，用二维三点共圆补偿法进行测头补偿，测量截面内补偿点的平均误差达到了O．75um。半球头测量的测头补偿过程简单，补偿精

7、度较高，配合使用测头旋转方向预测方法，可进一步提升其测量效率。(3)基于一种以测量路径为基础的三角网格剖分法，通过平均分配两条测量路径问的多余线条，进一步改进了三角网格的剖分。(4)将该三角网格剖分法和平均矢量测头补偿法相结合，构成在线补偿法，可实现测量时的测头补偿。应用该补偿法对马鞍曲面进行测量仿真，并与常用的Delaunay离线补偿进行了对比，结果显示前者的平均补偿误差为2．9um，稍高于后者的4．3um。在线补偿法不仅补偿效率更高，补偿精度也能满足日常使用。关键词：三坐标测量机；自适应测量；半球形测头；

8、三角网格剖分；测头半径补偿一II—万方数据东北大学硕士学位论文AbstractPredictionSamplingMethodandProbeCompensationTechnologyofCMMResearchAbstractDifferentfromthetraditionaldesign，reverseengineeringisfeedbackinformationfrommanufacturetodesign．Itgetsrelateddataofmodelwithmeasuringequipment

9、，thencreateCADmodelwithsometechnology．Thecoreisthemeasurementofthegeometry．Withtherapiddevelopmentofreverseengineering，asthesupplementofhardwareequipment，softwaretechnologyismoreandmoreimportant．Theaut