基于免形状测量模式的复杂形状测量机设计

为了高精度高效率地测量数学模型未知的复杂几何形状,介绍了"免形状测量模式",分析了该测量模式对仪器的基本要求,基于该模式设计了一台移动工作台式测量机。测量机以直线电机为驱动元件,以高精度长光栅为测量元件。为减小被测件重量对测量机的影响,设计了封闭式真空负压的空气静压气浮导轨和共平面的H形二维结构。设计了具有制动功能的Z轴和气浮隔振等关键部件。仪器量程为300 mm×300 mm×300 mm,测量不确定度为1.8μm,能测量数学模型未知的复杂几何形状。

精密工程中的“免形状测量模式”

为测量未知名义几何模型和参数的零件,提出了"免形状测量模式".该测量模式通过高精度获取被测轮廓的"数据微粒",建立典型几何要素及其内在不变量的理论模型,作为识别被测要素几何形状的准则;根据识别准则识别被测轮廓的名义几何形状;利用数据处理与误差分析软件,确定几何参数进而完成误差评定.论述了两个关键问题,即几何信息获取和几何形状识别.分析了几何信息获取的关键技术,阐述了对测量仪器的要求,介绍了结合内插和外插技术的自适应采样策略;提出了用于几何形状快速识别的6个算子;研制了测量仪器FormFree300,实现了"免形状测量".

三维几何形状判别及其误差评定研究

为了实现几何形状误差自动评定,研究了三维空间几何形状判别算法,提出了一种基于判别特征的形状误差评定方法。该方法不依赖被测对象的CAD模型和参数,能够根据测量点集的内在特征判别其形状类型,并以判别结果为基础建立误差评定数学模型,根据判别特征得到评定算法的初始值,进行符合最小区域准则的形状误差评定。以平面、球面、圆柱面为例研究了该方法的具体实现过程。数值仿真实例验证了判别算法准确可行,能正确判别出测量点集的几何形状及特征,可以为误差评定算法提供精确模型和初始参数。实际测量数据处理结果表明该方法通用性强且具有较高精度,是一种新的形状误差测量与评定模式。