一、基于遗传算法的自由曲面测量路径规划(论文文献综述)
刘明亮[1](2021)在《螺旋锥齿轮测量关键问题基础研究》文中研究表明
张伟盼[2](2020)在《复杂微小零件几何形位误差的精密测量与表征技术研究》文中指出复杂微小型零件一般是指尺寸大小为0.1mm~10mm,特征尺寸大小0.01mm~1mm,且具有复杂形貌特征的零件。随着各学科不断向着高精尖端发展,精密的复杂微小零件在各个领域发挥着越来越重要的作用。无论采用何种加工技术,要获得合格的复杂微小精密零件,都需要先进的测量装置及方法。由于精密复杂微小零件结构形态各异,复杂多变,现有三坐标测量装置难以满足其高精度、高效率的形位误差测量要求。针对上述问题,本文研究目标为开发一种针对微小尺寸零件的几何形位误差多坐标测量及表征评价技术,主要内容为针对论文中给出的两种待测复杂微小零件,应用五自由度精密测量平台完成复杂微小零件测量轨迹规划方法的研究,实现这两种复杂微小零件的测量轨迹规划。研究复杂微小零件的形位误差表征和评价方法,研制复杂微小零件形位误差图形化的评价表征软件,实现形位误差表征的自动化。首先,针对复杂微小零件的特点,确定了合适的测量方案。并通过研究多轴加工轨迹行距计算方法,确定了测量轨迹行距的计算方法。对比了现有的测量数据采集步长方法,确定了适用于本论文的测量数据步长采集方法。完成了测头轴矢量空间姿态的规划,并基于曲率干涉检测方法确定了测头允许的最大半径。完成了测量轨迹样式的规划,基于齐次坐标变换方法,建立了测量轨迹点位文件后处理算法。并设计了测量轨迹规划流程。其次,进行了测量数据点采集技术研究,确定了数据采集方案。确定了曲面拟合重构方法。基于齐次坐标变换建立了实际测量点反求算法。并对常用的几何形位误差评价表征算法进行了数学软件工程实现,开发了形位误差评价表征软件。最后,分析实验室自研超精密五轴机床各项参数,基于该超精密机床建立了五自由度精密测量平台及测量环境。借助数学软件以及Powermill软件,基于前述测量轨迹方法,对本文待测复杂微小零件进行了测量轨迹的规划,验证了上述测量轨迹规划方法的完整性和工程实用性,并对影响复杂微小零件几何形位误差测量精度的因素进行了分析,分析了测头半径、测头轴矢量偏角、测头受热变形量、测头刚度等因素对测量精度的影响效果,并给出了相应的解决方法。
张伟辰[3](2020)在《大型复杂结构件的在位测量轨迹规划算法与测量系统开发》文中研究指明大型复杂结构件广泛应用于航空航天、运载和国防等行业,该类零件包含众多的孔、凸台等特征,加工时通常穿插各式各样的测量任务,在位测量技术通常用于大型复杂结构件的精度检测任务中,但大型复杂结构件拥有大量的待测面,每个待测面上又拥有自己的采样点集,这要求轨迹规划算法要一次性考虑多达上万个采样点,这对在位测量轨迹的规划提出了挑战。目前研究主要集中在某种待测面的测量轨迹规划问题上,在待测面之间的空走轨迹依然由技术人员手工完成,这种轨迹规划时的不统一造成了测量效率低、易发生碰撞等问题。因此,解决大型复杂结构件的在位测量轨迹规划问题具有重要意义。本文针对这个问题,提出了一种综合考虑整个零件采样点集的新型测量轨迹规划方法,其主要研究内容如下:(1)对单个待测面的测量轨迹进行了规划。首先,根据分析待测面的特性,分别使用曲率自适应采样、均匀采样等方法获得采样点集。然后,根据本文提出的一种基于包围盒的选取方法,确定采样点集的多对起始点与终止点。最后,本文采用遗传算法对采样点集进行规划,获得单个待测面的多种测量轨迹。(2)对多待测面的序列进行了规划,本文提出一种基于启发式算法框架的轨迹规划算法。首先,对待测面的测量轨迹进行了基因型编码,获得每个待测面的测量轨迹数据结构,并对孔、凸台等特征的数据结构进行优化。然后,创建适用于该数据结构的交叉算子、变异算子、适应度目标函数,通过多次优化迭代获得待测面的测量序列。(3)对全局轨迹进行了碰撞检测与碰撞规避处理。遍历启发式算法的距离矩阵,将每种可行轨迹采用扫描体法进行碰撞检测,找到发生碰撞的轨迹后,采用扩展包围盒法和二分法创建规避点,得到无碰撞轨迹。(4)开发了在位测量轨迹规划系统。该系统基于Visual C++,调用三维数据处理内核ACIS、图形应用函数库VTK、图形用户界面应用程序开发框架QT等,系统实现模型读取、显示及交互、轨迹规划、后处理等操作。最后进行操作演示和实例验证,证明本文所提方法可以有效地完成测量轨迹规划,显着提高测量效率。
刘小杨[4](2020)在《五轴柔性生产线上零件形面特征在机检测系统研究与实现》文中研究表明随着制造业产品质量要求越来越高,换代周期越来越短,适应“多品种少批量”的柔性生产蓬勃发展。在柔性生产中,检测是至关重要的环节,将直接影响柔性生产线的效率和成本,在机检测技术则可以明显提高检测效率。国外先进数控系统均有配套成熟的在机检测软件,而可用于国产数控系统的在机检测软件却还留有空白,限制了由国产数控系统构成的柔性生产线的效率。本文针对国产数控系统特点,对基于CAD的在机检测技术进行研究,开发相应软件系统,填补用于国产数控系统的在机检测软件的空白。主要内容如下:(1)五轴机床运动学建模。研究了五轴机床结构与建模方法,并针对双转台型五轴机床进行运动学建模分析,推导了五轴机床中刀具在工件坐标系下的位置、姿态变化与五轴运动量的关系。(2)基于OpenCASCADE开源库,设计算法实现了STEP中性文件的读取、零件模型的三维交互显示、检测类型与特征的编辑、测点的自动生成与手动选择、检测路径规划、检测模拟、碰撞检测以及NC代码自动生成等功能。(3)针对华中8型国产数控系统的特点,研究在机检测数据的存储与采集方法,设计实现了简单易行的接触式机床测头标定和半径补偿方法,使用最小二乘法对零件尺寸进行计算,使用遗传算法对零件形位误差进行计算。
吕亚辉[5](2020)在《六轴机器人辅助无损检测轨迹规划研究》文中提出随着航空业的高速发展,航空材料的可靠性越来越重要,经过无损检测对航空零件进行检测与筛选能够极大的提高航空器的安全性和可靠性。但复杂曲面的传统检测手段自动化程度低、工作效率与精度差。基于以上问题,对六轴机器人辅助超声无损检测进行研究,机器人可以通过规划末端姿态和轨迹以满足超声无损检测的条件,即超声波垂直入射待测表面和超声探头与待测表面距离相等。使用规划后的机器人轨迹进行超声无损检测具有准确度高、检测效率高的优点,对提高航空器的安全性以及可靠性具有重要意义。机器人辅助无损检测相比于人工,最大的优势在于快速而准确,为了发挥其优势而又不产生因快速运行而造成的机械抖动的误差,对扫描轨迹重新规划,主要研究内容如下:(1)本文以Epson C3六轴机器人结构为例,建立六自由度机器人运动学模型,并分析正运动学及数值法的逆运动学求解,对于逆解易陷入局部最优解问题,提出基于改进GA-PSO算法的逆运动学求解方法,该方法求逆简单且不会陷入局部最优解问题。在多次的逆运动学求解实验中,改进后的GA-PSO算法与直接使用粒子群算法相比,平均迭代时间为0.505s略慢于传统PSO的0.439s,快于未改进的GA-PSO算法的0.517s;传统PSO算法陷入局部最优3次,未改进的GA-PSO算法陷入局部最优1次,改进的GA-PSO算法未出现陷入局部最优解,由此可见,本文算法搜索速度快,且全局搜索能力强。(2)以发动机叶片为例,使用泊松曲面重构算法对Meshlab所获点云进行曲面重构,基于所获发动机叶片CAD模型的曲面法向量获得超声波垂直入射的机器人末端姿态矩阵。并针对发动机叶片曲面上因曲率不同速度变化过大的问题,对轨迹进行等弧长的检测点重分配,关节空间等弧长分配后的笛卡尔空间末端最大速度为0.7529m/s,小于分配前的1.9205m/s,关节空间最大角速度0.0983rad/s,小于分配前的0.5057rad/s,明显降低了相同路径及运行时间下的最大速度和加速度。(3)使用Leap Motion手势识别设备规划发动机叶片超声探头扫描轨迹,并对其进行关节空间最优轨迹优化,避免法线延伸后的大曲率轨迹速度过大,重新规划各轨迹点时间间隔。分别对点对点轨迹和连续轨迹进行优化。其中点对点轨迹中规定四点位姿点,使用5-5-5插值约束速度,使用粒子群算法搜索该时间段并获得三段五次多项式系数,获得加加速度较小的平滑轨迹,其中运行时间为4.0894s,最大运行角速度为1.3707 rad/s,最大角加速度为4.8531rad/s2,最大角加加速度为14.7562rad/s3;对于连续轨迹点,轨迹点间隔较少,使用三次样条插值、圆弧插值和非均匀有理B样条插值对机器人关节空间轨迹点序列插值优化,并获得速度约束下的机器人姿态运动轨迹并赋予时间信息,优化后的轨迹在三次样条插值运行时间最短为8.9970s,非均匀有理B样条插值运行最大角速度最小为1.0767rad/s。两种优化方式后的轨迹均具有轨迹平滑且冲击力较小的优点。
于富侃[6](2019)在《复杂曲面接触/非接触耦合测量技术研究》文中进行了进一步梳理复杂曲面陶瓷结构件具有良好的电磁波穿透特性、空气动力特性并能抵御外界恶劣环境的侵袭,被广泛应用于飞行器头锥等关键部件。随着技术的不断发展,对陶瓷结构件的性能要求逐渐提高,复杂曲面陶瓷结构件的高精度加工成为亟待突破的瓶颈问题,而测量正是保证复杂曲面加工质量的关键一环。本文针对当前复杂曲面陶瓷结构件测量过程中存在的接触式测量测量效率低、非接触式测量受测量表面特性影响较大,以及二次装卡误差、测量范围过小等相关问题,提出了接触式测量与非接触式测量耦合的测量策略。依据此测量策略并考虑实际的测量工况,完成测量样机的设计。该样机可与不同机床连接进行对陶瓷结构件的在机测量;并且测杆部分可进行变换,实现单一测量机对陶瓷结构件内、外型面的测量,扩大了测量范围,解决了深腔难以测量的问题。依托测量样机模型,利用有限元计算软件对测量机关键部件的关键尺寸进行优化,减小测量机静态下的变形量。同时,利用Python编程语言并结合Abaqus软件内部数据结构,编写自动脚本进行有限元输入模型的建立,实现模型全自动化输入、计算任务自动按序提交、计算结果数据自动提取等,大幅度节省有限元模型建立以及计算数据后处理的时间,并基于相关计算数据对不同位置下以及恒定速度下测量机变形量进行研究。分析当前常用数控系统的内部结构,改写数控系统内部逻辑程序、编写相关数控程序并进行外部物理连线,实现Fanuc数控系统上外部信号对机床主轴运动的控制。利用Python语言和Py Qt软件编写上位机图形界面软件,配合动态链接库调用运动控制卡的内部函数,实现上位机图形界面对下位机运动机构的控制。最后,提出利用Isight软件与Abaqus软件相配合对测量机启动过程中力曲线,即力加载过程的优化。编写脚本文件实现Isight软件与Abaqus软件的集成;同时利用Abaqus软件的重启动技术,实现对计算结果的复用,大幅度缩短优化计算所需时间;确定计算结果评价方式,并利用多岛遗传算法进行优化计算,减小在启动过程中测量机悬臂部分的振动量。
于治强[7](2019)在《基于多传感器信息融合的复合式测量系统关键技术研究》文中指出快速、准确地获取工件表面的坐标数据在工业领域具有广泛的应用,如工件的定位与检测,逆向工程,以及快速成型制造。随着现代工业的快速发展,对产品的功能、结构、外形的要求越来越高,这也对测量系统的性能提出了更高的要求。单一测量传感器已经不能满足现代工业对测量的精度、效率以及智能化水平越来越高的要求。因此多传感器测量技术越来越受到人们关注,已经成为现代工业测量技术的重要发展趋势。本文提出了一种接触式测头与线结构光视觉传感器集成的复合式测量系统,结合接触式测量与线结构光视觉测量各自的特点和优势,实现对具有复杂几何形状的零件的高速、高精、智能化测量。论文对复合式测量系统的数据处理、测量信息的智能化集成等关键技术进行了深入的研究,主要研究内容及成果如下:提出一种接触式测头与线结构光视觉传感器集成的复合式测量系统,实现对复杂工件的高速、高精、智能化测量。所提测量系统先利用光学测量信息指导接触式测头进行少量的接触式测量,再通过数据融合,利用高精度接触式测量数据补偿光学测量数据,以获得大量的高精度光学测量数据用于CAD模型重建。通过不同传感器测量信息的深度融合,充分发挥了各传感器的优势,形成优势互补,从而实现复合式测量系统的高速、高精、智能化测量。提出一种基于邻域分割与重构的稳健法向量估算方法,用于准确可靠地估算点云的法向量,为点云的分割、特征识别等后续操作提供基础。针对现有点云法向量估算方法对噪声、采样非均匀性比较敏感并且在边缘处产生平滑的法向量的问题,提出一种邻域分割与重建策略为点云中的每个点构建一个只包含与当前点位于同一表面的点的一致性邻域,并用该邻域准确计算当前点的法向量。提出一种鲁棒的点云分割与特征识别算法,用于准确提取点云中包含的被测物体几何信息。所提算法采用一种新的区域增长分割策略,以点的邻域的法向量标准差作为点间相似性度量,并以当前点与初始种子点的邻域法向量标准差的相似性作为种子点选取的依据,可以有效避免平滑过渡的不同曲面特征的欠分割现象,实现了复杂点云数据的准确分割。提出一种基于改进的B样条曲线变形技术的自由曲面测量数据融合算法。在传统的基于能量法的B样条曲线变形技术基础上,提出一种新的具有平滑作用的曲线内能表达形式,使得算法在保持曲线整体形状的同时对曲线具有平滑作用,提高了测量系统对噪声的鲁棒性。利用这种曲线变形技术对光学测量获得的轮廓曲线进行修正,使得修正后的曲线经过所有高精度的接触式测量点,同时保持原始曲线的整体形状并且更加光顺,因此变形后的曲线具有更高的精度。该方法只需少量的接触测点即可提高光学测量的精度,从而实现对自由曲面的快速、精确测量。
刘长柱[8](2019)在《四轴叶片测量装置运动控制与路径规划研究》文中进行了进一步梳理航空发动机叶片规格繁多、尺寸不一、应用场合较多,同时对航空发动机叶片制造精度和测量效果提出了更严格的要求。为提高叶片加工制造和测量一体化水平,促进叶片测量实现数字化,精确地给出实际测量点与理论测量点的误差,本论文采用激光扫描测量方式研制了四轴叶片测量装置并对其关键技术进行研究,主要内容如下:1)首先,搭建了四轴叶片测量装置试验台,选型相关元器件,伺服控制采用“上位机+运动控制卡”构成的闭环控制系统。通过遗传算法PID控制优化PID增益系数,采取改进逐点比较法的脉冲插补算法,实现测量装置的单轴运动和多轴联动。2)其次,建立激光扫描测量的数学模型,建立测量坐标系,同时采用ICP最邻迭代算法精确对齐测量坐标系。建立叶片空间坐标系,通过基本坐标转换,推导出叶片测量点相对在世界坐标系下的计算公式,获取叶片型线轮廓的三维坐标信息。3)第三,采用等高法分割叶片型面,根据叶片理论模型规划测量路径,采取弦高公差法分布测量点,通过引入最大步长参数来限制测量点间距。提出分四部分测量策略,减少测量头位姿调整次数。开发了叶片测量专用软件,并验证插补算法的控制精度。4)最后,进行激光扫描测量的实例验证,完成测量点数据自动化采集与处理。提出了三次NURBS曲线拟合算法,对比叶片理论轮廓曲线得出测量误差值。研究表明,激光扫描方式实现了四轴叶片测量装置从确定测量点位置和次序,到测量路径规划,再到测量数据采集与处理模块的智能化。采用遗传算法优化的PID控制阶跃响应超调量很小,控制效果良好。通过弦高公差法分布测量点,保证曲线能按照曲率变化的大小实现测量点自适应分布。根据激光测量头高采样频率的特性,规划连续扫描采集的测量路径,测量速度更快。开发的叶片测量软件具有较高的运动控制精度和数据处理效率,能够实现叶片自动测量的整个过程。通过NURBS曲线拟合出实际叶片型线,装置测量精度达到了0.05mm,测量效率与接触式测量相比较,同一截面型线测量时间为2分钟左右,仅为接触式探针三坐标测量的20%,大大提高了叶片检测的效率。
张虎[9](2019)在《基于CAD模型的三坐标测量机路径规划系统研究》文中进行了进一步梳理随着我国先进制造技术的发展,对产品进行快速地高精度和自动化测量已经显得尤为重要。三坐标测量机作为一种高精度的测量仪器,广泛应用于各种复杂测量环境。为了解决在CAD模型提供几何信息的基础上自动生成三坐标测量机测量路径规划的问题,本论文开发了一款基于CAD模型的三坐标测量机路径规划的软件系统。该系统基于CAD模型离线编程,提高测量系统的自动化程度、采样质量和系统的测量结果。本论文主要的研究内容如下:1、分析了基于CAD模型的三坐标测量机路径规划系统和工作过程。通过各部分内容分析,确定了以CAD/CMM转换接口,获取测量任务,测量表面测量点数量和分布规划和最优测量路径的规划等内容为基础的总体系统方案。开发了基于Visual Studio 2010的开发平台,同时利用OpenCasCade搭建三维模型重绘环境的三坐标测量机路径规划系统的人机交互界面;2、测量点的数量和分布策略。首先研究了CAD模型的读取,其包括数据的读入、模型重绘和几何拓扑信息读取。最后研究了一般平面、圆柱圆锥面和自由曲面的测量点数量和分布策略;3、测量点路径规划研究。设计了基于蚁群算法的测量点路径规划,其中包括蚁群算法的基本原理、过程和特点,并且应用实验得到了一组最合适的参数;4、进行大量的实验数据,把蚁群算法得到的最优路径与模拟退火算法所得的结果进行比较,最终验证了算法的正确性和系统的有效性和可行性。
杨晓坤[10](2019)在《大尺寸空间移动测量系统末端执行器运动规划研究》文中提出近十几年来,具有高精度、大量程的移动测量系统在铁路运输、航空航天、汽车制造等行业中有着大量的需求。用户对产品制造质量的要求随着大型装备制造业的发展在不断提高,工业产品的设计和制造技术不断更新,工业现场尺寸测量逐步呈现出测量对象多样化、测量环境复杂化、测量过程自动化等特点,现有的工业尺寸测量系统已经无法满足日渐增长的大尺寸空间坐标测量自动化与高效化的需求。因此一种具有自动规划测量设备运动功能的图形用户界面亟待被开发出来,本文以动车组司机室外表面为研究对象,重点研究了可实现末端执行器运动规划自动化的方法及具有可视化功能的图形用户界面。首先,研究了现有测量设备布点策略并提出一种新的测量布点方法。基于已知的CAD模型,将其转换为STL格式,利用三角形来逼近待测工件的表面。综合扫描仪的参数及曲面的曲率因素将CAD模型的表面离散为点云数据,利用三次均匀B样条对点云数据进行插值建立其数学模型。同时建立了测量设备工作视野的数学模型,基于上述数学模型设计了具有自动化布点功能的算法。其次,研究了测量设备路径规划方法并提出一种避障路径生成策略。利用蚁群算法求取经过每块测量区域内所有测量点的最短路径。依据视觉测量系统的参数求取待测CAD等距的曲面,求取每个测量设备坐标点最近的三角面片并进行投影,对相邻的投影点利用“多面体面上相邻两点最短距离”算法求取中间点的坐标。利用三次均匀B样条对端点及中间点进行插值,从而获得机械手末端执行器的无碰撞路径。最后,在笛卡尔空间规划了机械手的轨迹并提出一种测量过程可视化的方法并设计了运动规划图形用户界面。为了解决传统梯形速度曲线的加速度曲线不连续会引起机械臂的振动和冲击进而严重影响机器人的寿命的问题,本文依据路径的长度,将传统的S型速度规划分为四种模式,并利用MATLAB验证了方法的有效性。建立测量设备工作视野的数学模型求取每个位姿下四棱台与曲面的公共区域并对该区域染色。通过观察曲面的颜色变化即可判断曲面是否存在未被测量的区域,直观的验证了布点策略的正确性与可靠性。
二、基于遗传算法的自由曲面测量路径规划(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于遗传算法的自由曲面测量路径规划(论文提纲范文)
(2)复杂微小零件几何形位误差的精密测量与表征技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源及研究的背景和意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 课题研究的背景和意义 |
1.2 国内外研究现状及分析 |
1.2.1 复杂微小零件测量方法国内外研究现状 |
1.2.2 复杂零件测量轨迹规划方法国内外研究现状 |
1.2.3 零件形位误差评价与表征方法国内外研究现状 |
1.2.4 多坐标测量机国内外发展现状 |
1.2.5 国内外文献综述的简析 |
1.3 本文的主要研究内容 |
第2章 复杂零件测量轨迹规划方法研究 |
2.1 引言 |
2.2 复杂零件测量方案的确定 |
2.3 复杂零件测量轨迹行距规划方法 |
2.4 复杂零件测量轨迹步长规划方法 |
2.5 复杂零件测量测头轴矢量规划方法 |
2.6 复杂零件测量轨迹样式规划方法 |
2.7 复杂零件测量测头半径确定方法 |
2.8 复杂零件测量轨迹点位文件后处理方法 |
2.9 复杂微小零件测量轨迹规划流程 |
2.10 本章小结 |
第3章 复杂零件几何形位误差表征与评价方法研究 |
3.1 引言 |
3.2 测量数据点采集方法及测量数据反求技术 |
3.2.1 测量数据点采集方法 |
3.2.2 测量数据反求算法 |
3.3 复杂零件曲面拟合重构技术研究 |
3.4 几何形位误差表征与评价算法研究 |
3.4.1 常用几何形位误差表征与评价算法 |
3.4.2 平面度误差算法 |
3.4.3 平行度误差算法 |
3.4.4 圆度误差算法 |
3.4.5 同轴度误差算法 |
3.4.6 球度误差算法 |
3.5 几何形位误差表征与评价软件开发 |
3.6 本章小结 |
第4章 测量环境的建立与测量方法仿真及误差分析 |
4.1 引言 |
4.2 基于超精密五轴机床的五自由度精密测量环境的建立 |
4.2.1 超精密五轴机床结构性能参数分析 |
4.2.2 超精密五轴机床控制系统硬件分析 |
4.2.3 超精密五轴机床控制系统软件方案分析 |
4.2.4 LVDT接触式测微仪 |
4.2.5 五自由度测量环境的建立 |
4.3 待测零件测量轨迹编制与仿真 |
4.3.1 基于Powermill的测量轨迹规划与仿真 |
4.3.2 基于数学软件的测量轨迹规划与仿真 |
4.4 测量装置与测量方法误差分析与研究 |
4.4.1 测头直径大小对测量误差的影响 |
4.4.2 测头可能发生的热变形量对测量误差的影响 |
4.4.3 测量过程进给速度造成的误差的影响分析 |
4.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(3)大型复杂结构件的在位测量轨迹规划算法与测量系统开发(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究的背景与意义 |
1.2 在位测量路径规划研究现状 |
1.2.1 采样点分布和单待测面的测量轨迹规划 |
1.2.2 多待测面的序列规划 |
1.2.3 测头碰撞检测及碰撞规避 |
1.3 测量轨迹规划系统的开发 |
1.4 论文主要内容 |
2 大型复杂结构件在位测量轨迹规划 |
2.1 采样策略 |
2.2 单个待测面测量轨迹规划 |
2.3 多待测面的序列规划 |
2.3.1 基于遗传算法与模拟退火算法的混合框架 |
2.3.2 基因型与染色体的设计 |
2.3.3 遗传算子的设计 |
2.3.4 适应度目标函数的设计 |
2.4 特殊待测面的序列规划 |
2.5 本章小结 |
3 轨迹的碰撞检测与碰撞规避 |
3.1 碰撞检测 |
3.2 碰撞规避 |
3.3 碰撞检测与路径规划的融合 |
3.4 本章小结 |
4 在位测量轨迹规划系统开发的分析与设计 |
4.1 系统开发环境 |
4.2 主体框架结构分析 |
4.3 功能模块设计 |
4.3.1 模型读入与数据处理模块 |
4.3.2 模型显示、渲染模块 |
4.3.3 模型操作与参数设定模块 |
4.3.4 待测面的信息提取及参数设置 |
4.3.5 轨迹规划算法接口 |
4.4 系统界面设计 |
4.5 本章小结 |
5 系统操作步骤与实例验证 |
5.1 系统操作步骤 |
5.1.1 文件的导入与保存 |
5.1.2 模型操作 |
5.1.3 测量轨迹规划 |
5.2 实例验证 |
5.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(4)五轴柔性生产线上零件形面特征在机检测系统研究与实现(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 接触式测量相关技术研究现状 |
1.2.2 CAD模型指导检测规划技术的研究现状 |
1.2.3 结合在机检测的制造系统应用现状 |
1.3 课题意义与来源 |
1.4 本文主要研究内容 |
第二章 五轴机床运动学模型 |
2.1 多体系统运动学原理 |
2.2 D-H法原理 |
2.2.1 坐标系转换 |
2.2.2 齐次坐标变换矩阵 |
2.2.3 D-H法建模方法 |
2.3 五轴数控机床运动学模型 |
2.3.1 五轴机床结构及坐标系 |
2.3.2 五轴机床运动学模型 |
2.3.3 双转台五轴机床的运动学模型求解 |
2.4 本章小结 |
第三章 基于CAD的交互式检测特征编辑平台开发 |
3.1 交互式检测特征编辑平台概述 |
3.1.1 开发环境搭建 |
3.1.2 平台架构设计 |
3.2 检测特征编辑平台功能与实现 |
3.2.1 可视化视图创建 |
3.2.2 STEP文件读取与三维模型交互显示 |
3.2.3 检测特征编辑 |
3.2.4 测点生成与显示 |
3.2.5 路径生成与显示 |
3.2.6 坐标系定位点生成 |
3.2.7 生成NC文件 |
3.3 模拟仿真与碰撞检测 |
3.3.1 模拟仿真 |
3.3.2 碰撞检测 |
3.4 本章小结 |
第四章 针对国产数控系统的在机检测数据采集处理研究与实现 |
4.1 在机检测系统硬件平台简介 |
4.1.1 华中数控系统简介 |
4.1.2 雷尼绍机床测头与光学机床接口简介 |
4.2 测头标定和半径补偿方法 |
4.2.1 测头标定程序设计 |
4.2.2 半径补偿方法 |
4.3 针对华中数控系统的在机检测数据存储与采集方法 |
4.3.1 在机检测数据存储方法 |
4.3.2 在机检测数据采集方法 |
4.4 基于最小二乘法的形状尺寸计算 |
4.4.1 最小二乘法简介 |
4.4.2 面面距离计算 |
4.4.3 圆类计算 |
4.4.4 球类计算 |
4.5 基于遗传算法的形位误差计算 |
4.5.1 遗传算法简介 |
4.5.2 基于归一化实数编码的遗传算法 |
4.5.3 平面度误差计算 |
4.5.4 圆度误差计算 |
4.5.5 球度误差计算 |
4.6 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
(5)六轴机器人辅助无损检测轨迹规划研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究的背景及意义 |
1.2 超声机器人检测系统研究现状 |
1.2.1 超声无损检测系统 |
1.2.2 机器人人机交互及其轨迹规划 |
1.2.3 超声机器人检测系统研究现状 |
1.3 课题来源及主要研究内容 |
1.3.1 课题来源 |
1.3.2 主要研究内容 |
1.3.3 论文结构安排 |
第二章 六轴机器人运动学建模 |
2.1 六轴机器人运动学模型 |
2.1.1 六轴机器人正运动学模型 |
2.1.2 六轴机器人逆运动学的代数法求解 |
2.2 六轴机器人位姿矩阵 |
2.2.1 六轴机器人仿真模型 |
2.2.2 六轴机器人末端位姿的方向余弦表达矩阵 |
2.2.3 六轴机器人及叶片模型坐标空间统一 |
2.3 本章小结 |
第三章 基于改进GA-PSO算法的逆运动学求解 |
3.1 智能优化算法的运动学逆解 |
3.1.1 粒子群算法 |
3.1.2 遗传算法 |
3.2 改进GA-PSO算法的运动学逆解 |
3.2.1 基于正运动学的六轴机器人逆解评价函数 |
3.2.2 基于自适应惯性权重的收敛性能优化 |
3.2.3 改进GA-PSO算法的性能评价 |
3.3 本章小结 |
第四章 基于发动机叶片模型叶宽方向检测的轨迹点分配 |
4.1 飞机发动机叶片点云数据获取方法 |
4.1.1 飞机发动机叶片曲面测量方法 |
4.1.2 飞机发动机叶片点云数据预处理 |
4.2 飞机发动机叶片的曲面重构 |
4.2.1 基于点云的法线估计 |
4.2.2 基于空间包围盒的空间划分 |
4.2.3 基于泊松算法的曲面重构 |
4.3 曲面上超声检测运动位姿点生成 |
4.3.1 超声检测轨迹曲线插值拟合 |
4.3.2 基于关节运动弧长的位姿点分配 |
4.3.3 检测点位姿分配对比分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于手势轨迹的机器人轨迹规划 |
5.1 基于手势的轨迹获取方法 |
5.1.1 Leap Motion手势识别设备 |
5.1.2 手势轨迹坐标空间转化 |
5.1.3 笛卡尔空间坐标轨迹预处理 |
5.1.4 基于手势轨迹的检测点姿态矩阵的获取 |
5.2 关节空间连续轨迹优化 |
5.2.1 连续轨迹优化模型 |
5.2.2 关节空间曲面连续轨迹优化 |
5.2.3 三种连续轨迹优化方法对比分析 |
5.3 关节空间点对点冲击最优轨迹优化 |
5.3.1 5-5-5插值多项式 |
5.3.2 基于粒子群算法的冲击最优轨迹规划 |
5.3.3 曲面上点对点轨迹优化 |
5.4 本章小结 |
第六章 六轴机器人辅助超声无损检测系统实验 |
6.1 超声无损检测系统 |
6.1.1 无损检测实验硬件平台 |
6.1.2 无损检测实验软件平台 |
6.1.3 发动机叶片模型超声扫描实验 |
6.2 发动机叶片叶宽方向W坐标偏移图像分析 |
6.3 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 研究展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果 |
致谢 |
(6)复杂曲面接触/非接触耦合测量技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
字母注释表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 复杂曲面测量技术国内外研究现状及存在问题 |
1.2.1 复杂曲面测量技术国内外研究现状 |
1.2.2 复杂曲面测量技术存在问题 |
1.3 本文主要研究内容及框架 |
1.4 本章小结 |
第二章 测量机结构设计 |
2.1 测头选型与测量策略确定 |
2.1.1 测头选型 |
2.1.2 测量策略确定 |
2.2 测量机结构设计 |
2.2.1 测量机工作环境 |
2.2.2 测量机构型确定 |
2.2.3 测量机行程及测杆长度确定 |
2.3 本章小结 |
第三章 测量机尺寸优化及仿真 |
3.1 有限元基础原理 |
3.1.1 有限元仿真分析方法 |
3.1.2 Abaqus动力学有限元方法 |
3.2 测量机尺寸优化 |
3.2.1 测杆尺寸优化 |
3.2.2 x轴连接件尺寸优化 |
3.2.3 测杆连接件尺寸优化 |
3.3 测量机变形研究 |
3.3.1 模型文件及工作自动化处理 |
3.3.2 不同位置下测量机变形研究 |
3.3.3 恒定速度下测量机变形研究 |
3.4 本章小结 |
第四章 在机测量实现及控制软件编写 |
4.1 在机测量实现 |
4.1.1 Siemens数控系统内部结构 |
4.1.2 Fanuc数控系统内部结构 |
4.1.3 在机测量实现方法 |
4.2 上位机图形界面编写 |
4.2.1 Python语言及PyQt软件介绍 |
4.2.2 图形界面编程 |
4.2.3 上位机界面与下位机的沟通 |
4.3 本章小结 |
第五章 测量机启动阶段力曲线优化 |
5.1 Isight软件介绍 |
5.1.1 Isight起源和发展 |
5.1.2 主要功能及模块构成 |
5.2 Isight与Abaqus的集成方式 |
5.2.1 Abaqus软件重启动技术 |
5.2.2 Isight与Abaqus集成方式详述 |
5.3 Isight优化结果分析 |
5.3.1 优化算法选择 |
5.3.2 优化结果评价方式确定 |
5.3.3 结果分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 本文创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
附录A |
附录B |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(7)基于多传感器信息融合的复合式测量系统关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
字母注释表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 多传感器测量中的关键技术及研究现状 |
1.2.1 多传感器测量方法的研究现状 |
1.2.2 3D点云数据分割与特征识别的研究现状 |
1.2.3 点云法向量估算的研究现状 |
1.3 问题的提出及本文的主要研究内容 |
1.3.1 问题的提出 |
1.3.2 本文研究的主要内容 |
第二章 复合式测量系统的原理及其标定技术 |
2.1 复合式测量系统的组成与原理 |
2.1.1 五轴加工中心 |
2.1.2 复合式测头的结构设计 |
2.1.3 复合式测量系统的工作原理 |
2.2 接触式测头标定 |
2.2.1 测头预行程误差的分析与补偿 |
2.2.2 测头预行程误差的标定 |
2.3 线结构光视觉系统标定 |
2.3.1 线结构光视觉系统数学模型 |
2.3.2 相机标定 |
2.3.3 光平面标定 |
2.4 复合式测量系统的全局标定 |
2.5 本章小结 |
第三章 基于邻域分割与重构的点云法向量估算方法 |
3.1 法向量估算方法的原理与流程 |
3.2 基于邻域法向量标准差的特征点识别方法 |
3.3 邻域分割与重建方法 |
3.3.1 基于欧式距离聚类的邻域分割 |
3.3.2 基于残差约束的候选邻域构建 |
3.3.3 窄带状特征的处理 |
3.3.4 非均匀采样的处理 |
3.3.5 邻域选择标准 |
3.3.6 算法的计算复杂度分析 |
3.4 结果与讨论 |
3.4.1 特征保持性的比较 |
3.4.2 对非均匀采样的鲁棒性的比较 |
3.4.3 对噪声的鲁棒性比较 |
3.4.4 细节特征保持性比较 |
3.4.5 处理实际扫描点云的能力 |
3.5 本章小结 |
第四章 3D点云数据的分割与特征识别方法研究 |
4.1 点云分割与特征识别方法的原理与流程 |
4.2 基于欧氏距离聚类的点云粗分割 |
4.3 曲面数据特征识别和参数化 |
4.4 基于改进区域增长算法的点云细化分割 |
4.5 分割优化 |
4.5.1 特征点的处理 |
4.5.2 点云面片合并 |
4.6 参数设置 |
4.7 实验验证 |
4.8 本章小结 |
第五章 多传感器测量信息融合技术 |
5.1 复合式测量系统的框架 |
5.2 特征指导的接触式测量 |
5.2.1 测点规划 |
5.2.2 测头路径规划 |
5.2.3 碰撞检测 |
5.2.4 碰撞规避 |
5.3 光学测量与接触式测量的数据融合技术 |
5.3.1 基于曲面拟合与坐标更新的几何特征数据融合 |
5.3.2 基于改进B样条曲线变形技术的自由曲面数据融合 |
5.4 本章小结 |
第六章 复合式测量系统的实验验证 |
6.1 几何曲面测量实验 |
6.2 自由曲面测量实验 |
6.3 复杂工件测量实验 |
6.4 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 创新点 |
7.3 研究展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(8)四轴叶片测量装置运动控制与路径规划研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题来源及研究背景 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 叶片型线检测国内外研究现状 |
1.2.2 运动控制系统国内外研究现状 |
1.2.3 测量路径规划国内外研究现状 |
1.3 研究目的及主要内容 |
1.3.1 研究目的与意义 |
1.3.2 研究的主要内容 |
2 叶片测量装置的总体框架 |
2.1 测量装置机械结构设计 |
2.2 激光三角法扫描测量方案 |
2.2.1 激光位移传感器 |
2.2.2 通讯控制盒连接 |
2.3 数据反馈与检测系统 |
2.3.1 伺服元器件选型 |
2.3.2 增量式光栅尺 |
2.4 下位机组成的控制系统结构 |
2.4.1 控制系统原理 |
2.4.2 运动控制精度 |
2.5 本章小结 |
3 激光扫描测量的数学模型 |
3.1 叶片坐标系建立 |
3.1.1 基本几何变换 |
3.1.2 三组坐标系 |
3.2 叶片坐标系对齐 |
3.3 空间坐标系建立 |
3.3.1 叶片空间坐标系 |
3.3.2 测量装置数学模型 |
3.4 本章小结 |
4 叶片测量装置的运动控制 |
4.1 基于遗传算法的PID控制 |
4.2 基准脉冲插补算法 |
4.2.1 直线插补仿真 |
4.2.2 圆弧插补仿真 |
4.3 速度规划加减速算法 |
4.3.1 T形速度控制 |
4.3.2 S形速度控制 |
4.4 本章小结 |
5 叶片测量装置的路径规划 |
5.1 等高法测量路径规划 |
5.2 测量点分布及测量路径 |
5.2.1 优化测量点间距 |
5.2.2 测量点路径规划 |
5.3 叶片分部分测量策略 |
5.4 叶片测量专用软件设计 |
5.4.1 测量软件开发 |
5.4.2 测量软件界面 |
5.5 本章小结 |
6 激光扫描测量的实例验证 |
6.1 测量装置实验设备 |
6.2 数据分析与后续处理 |
6.2.1 实验数据采集 |
6.2.2 NURBS曲线拟合 |
6.3 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文与知识产权 |
致谢 |
(9)基于CAD模型的三坐标测量机路径规划系统研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题的来源 |
1.2 三坐标测量机及其发展现状 |
1.3 国内外研究现状及意义 |
1.4 本论文研究的主要内容 |
第二章 三坐标测量机路径规划总体系统设计 |
2.1 软件开发环境 |
2.2 三坐标测量机的路径规划系统 |
2.3 路径规划系统的工作过程 |
2.4 软件的界面设计 |
2.5 本章小结 |
第三章 测量点分布策略 |
3.1 CAD文件的读取 |
3.1.1 IGES规范介绍 |
3.1.2 IGES文件的读取 |
3.1.3 模型重绘 |
3.1.4 拓扑信息读取 |
3.1.5 CAD模型的特征识别 |
3.2 一般测量面的测量点分布 |
3.2.1 复杂多边形平面的测量点分布 |
3.2.2 圆柱圆锥面测量点分布 |
3.3 自由曲面的测量点分布 |
3.4 本章小结 |
第四章 测量点路径规划 |
4.1 路径规划的原理 |
4.1.1 三坐标测量机的测量原理 |
4.1.2 路径规划整体原理 |
4.1.3 三坐标测量机测头补偿 |
4.2 基于蚁群算法的路径规划 |
4.2.1 蚁群算法基本原理 |
4.2.2 路径规划与蚁群算法 |
4.2.3 实验验证 |
4.3 碰撞检测和避规 |
4.3.1 碰撞检测 |
4.3.2 碰撞避规 |
4.4 本章小结 |
第五章 系统调试及运行结果 |
5.1 系统操作步骤 |
5.1.1 CAD文件的导入 |
5.1.2 测头系统的建立 |
5.1.3 测头回退距离的建立 |
5.2 实例规划实验 |
5.2.1 一般平面测量规划实例 |
5.2.2 圆柱圆锥面测量规划实例 |
5.2.3 自由曲面测量规划实例 |
5.3 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 工作总结 |
6.2 工作展望 |
参考文献 |
附录1 自由曲面测量点 |
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
(10)大尺寸空间移动测量系统末端执行器运动规划研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景和意义 |
1.2 大尺寸测量技术及移动机器人运动规划的研究现状 |
1.2.1 大尺寸测量技术研究现状 |
1.2.2 运动规划的研究现状 |
1.3 现有移动测量方式存在的主要问题 |
1.4 本文主要研究内容 |
第2章 移动测量机器人系统构建及运动学分析 |
2.1 移动测量机器人系统的组成 |
2.1.1 系统的整体框图 |
2.1.2 系统的硬件平台组成 |
2.2 测量机器人的运动学模型 |
2.2.1 机器人的连杆参数表示 |
2.2.2 测量机器人的坐标系建立 |
2.3 测量机器人的运动学求解 |
2.3.1 运动学正解 |
2.3.2 机器人逆向运动学求解 |
2.4 本章小结 |
第3章 视觉测量系统布点策略 |
3.1 扫描仪与待测件数学模型的提取 |
3.1.1 扫描仪的景深与视野 |
3.1.2 STL模型 |
3.1.3 数据点提取算法设计 |
3.2 B样条的性质与插值理论 |
3.2.1 B-spline曲线定义 |
3.2.2 B-spline曲线性质 |
3.2.3 三次均匀B-spline曲线 |
3.2.4 三次均匀B-spline曲线的插值 |
3.3 控制弦高法布点策略 |
3.3.1 曲面截交线的插值 |
3.3.2 截交线的等弦长分割 |
3.3.3 控制弦高法布点策略 |
3.4 梯形截取法布点策略的提出 |
3.4.1 待测工件与扫描仪视野数学建模 |
3.4.2 梯形的等距实体 |
3.4.3 梯形截取法截取具体步骤 |
3.5 控制弦高法与梯形截取法的对比分析 |
3.6 视觉测量系统空间坐标的求解 |
3.7 布点策略的实验验证 |
3.7.1 实验平台的组成 |
3.7.2 基于梯形截取法的空间布点求取 |
3.7.3 复杂曲面测量与分析 |
3.8 本章小结 |
第4章 基于蚁群算法的形貌测量路径优化 |
4.1 蚁群算法原理及流程 |
4.2 基于蚁群算法的形貌测量优化 |
4.3 视觉测量系统避障路径的生成 |
4.3.1 空间曲面的等距面 |
4.3.2 多面体面上两点最短路径 |
4.4 本章小结 |
第5章 移动测量机器人笛卡尔空间轨迹规划 |
5.1 轨迹规划概述 |
5.1.1 路径与轨迹的区别 |
5.1.2 关节空间与笛卡尔空间 |
5.2 空间直线和圆弧的轨迹规划 |
5.2.1 空间直线的轨迹规划 |
5.2.2 空间圆弧的轨迹规划 |
5.3 基于位移约束的S型速度轨迹规划 |
5.4 轨迹规划的仿真分析与实验验证 |
5.4.1 轨迹规划的仿真分析 |
5.4.2 轨迹规划的实验验证 |
5.5 本章小结 |
第6章 仿真验证算法的设计与分析 |
6.1 基于MATLAB平台的仿真验证算法设计 |
6.1.1 双目扫描仪公共视野的求取 |
6.1.2 三维扫描仪视野坐标系的建立 |
6.1.3 扫描仪视野与曲面的布尔求交 |
6.1.4 基于MATLAB平台的算法设计 |
6.2 移动测量运动规划系统GUI设计 |
6.2.1 GUI界面介绍 |
6.2.2 GUI工作流程 |
6.3 梯形截取法仿真验证分析 |
6.3.1 拉伸曲面布点验证 |
6.3.2 旋转曲面布点验证 |
6.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
致谢 |
四、基于遗传算法的自由曲面测量路径规划(论文参考文献)
- [1]螺旋锥齿轮测量关键问题基础研究[D]. 刘明亮. 新疆大学, 2021
- [2]复杂微小零件几何形位误差的精密测量与表征技术研究[D]. 张伟盼. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [3]大型复杂结构件的在位测量轨迹规划算法与测量系统开发[D]. 张伟辰. 大连理工大学, 2020(02)
- [4]五轴柔性生产线上零件形面特征在机检测系统研究与实现[D]. 刘小杨. 电子科技大学, 2020(07)
- [5]六轴机器人辅助无损检测轨迹规划研究[D]. 吕亚辉. 上海工程技术大学, 2020(04)
- [6]复杂曲面接触/非接触耦合测量技术研究[D]. 于富侃. 天津大学, 2019(01)
- [7]基于多传感器信息融合的复合式测量系统关键技术研究[D]. 于治强. 天津大学, 2019(01)
- [8]四轴叶片测量装置运动控制与路径规划研究[D]. 刘长柱. 西安工业大学, 2019
- [9]基于CAD模型的三坐标测量机路径规划系统研究[D]. 张虎. 合肥工业大学, 2019(01)
- [10]大尺寸空间移动测量系统末端执行器运动规划研究[D]. 杨晓坤. 燕山大学, 2019(03)