UG在逆向工程技术中的应用

介绍了逆向工程的概念、特点及工作流程,阐述了UG的曲面造型技术和主要功能,用UG对汽车车身点云数据进行了数据处理、曲面重建及造型等过程。研究表明UG在逆向工程技术中的应用具有重大的意义。

激光跟踪仪坐标测量精度的研究

激光跟踪仪是目前最新型的便携式空间大尺寸坐标测量系统,其坐标测量精度的校准目前常用标准件进行评定,但标准件的加工制造困难且易变形。因此本文利用高精度三坐标测量机及标准球,在三坐标测量机上建立虚拟三维网格标准球板,并通过移站对激光跟踪仪坐标测量精度进行实验研究。虚拟三维网格标准球板消除了由于标准件变形给坐标测量精度带来的影响,移站测量可以从不同的角度和位置全方位地测量工件各部位待测点的坐标,避免了外界环境的影响,也改善通视条件,实验结果证明该方法具有理论正确性和实际可行性。

基于AFM检测信息存储介质表面结构的研究

介绍了原子力显微镜(AFM)的工作原理、组成、特点及其应用领域。利用AFM对光盘和软盘表面结构进行了三维检测,使用CSPM2000Imager软件对扫描得到的图像进行了计算和分析,由所得数据可以看出,DVD光盘将取代CD光盘成为外存的主流,而软盘将被淘汰;利用原子力显微镜对单晶硅进行基于金针的纳米加工,刻蚀出“河南理工大学”的字样。

基于AFM的煤体微结构研究

比较了扫描电子显微镜和原子力显微镜的原理及特点,得出了AFM的独特优势。用AFM对煤的表面微形貌进行了三维测量,观测到煤中的颗粒和气孔,气孔形状以圆形为主,其次有椭圆形,且边缘光滑,轮廓清晰,据AFM分析,平均气孔孔径为92.25nm,最小孔径10nm,最大孔径800nm。结论表明,用AFM可以观测到煤真实、精确的表面微形貌,为分析瓦斯分子在煤孔隙中的分布提供了一种研究和测量方法。

金工教学实验系统的研制与应用

金工教学实验系统集车、铣、钻、磨、钳、测等功能为一体，具有微型化、集成化、通用化、实用化等独特优点，能在有限的空间内快速低成本地构建具有规模效应的金工教学实验室及加工生产基地。高等院校、高职高专及职业技校等均可按照教育部颁发的“金工实习教学基本要求”，利用CMM—I金工教学实验系统开展金工教学及实验活动。各类实验室也可使用CMM—I，加工生产高精度小型金属或非金属零部件。本文介绍了金工教学实验系统的设计、构想、组成、功能及特点，并与目前的分模块式金工实习设备进行了比较和分析。

激光跟踪测量系统原理及在制造业中的应用

主要介绍了激光跟踪测量系统的原理和优点。在现代制造业中,特别是在逆向工程中,激光跟踪测量系统应用于大型结构件测量,可提高测量效率和精度。

AFM在煤体微结构研究中的应用

介绍了煤表面的微结构特点和煤表面的各种检测方法及其特点。经过比较,选用原子力显微镜(AFM)对煤体表面进行了三维检测,利用CSPM -2000 Imager软件对扫描得到的图像进行了颗粒度分析,并提出了一种计算煤表面突出颗粒与孔隙所占比例的方法。结论表明AFM在煤体微结构检测过程中具有独特的优势。

基于AFM的光盘形貌研究

介绍了原子力显微镜(AFM)的原理及特点。用AFM对光盘上记录信息用的凹坑结构进行了三维检测,并对测量结果进行了分析。结论表明AFM在光盘质量检测过程中具有独特的优势。

激光制导测量机器人自动跟踪算法研究

介绍了激光制导测量机器人系统的组成和工作原理，结合被测工件CAD模型，提出一种激光制导测量机器人移动路径的规划方法，通过采用多点折线法实现机器人运动；在此基础上，研究了激光制导测量机器人自动跟踪激光束的跟踪算法。激光制导测量机器人对激光束的跟踪分解为位置跟踪和姿态跟踪。采用基于运动学的轨迹跟踪方法实现机器人的位置跟踪；通过坐标变换，得到与激光束姿态对应的光靶（SMR）姿态，保证SMR入射面法矢量方向与测量激光束的方向矢量相反。最后通过仿真软件验证了该跟踪算法的有效性和正确性。

激光制导测量机器人定位算法研究

对激光制导测量机器人的定位理论进行了研究，分析了光电编码器测距原理，提出了基于此原理的激光制导测量机器人定位方法；研究了机器人的直线运动和圆弧运动定位算法；给定机器人的初始位姿，推导出了下一时刻的位姿，并实时反馈给控制系统，控制机器人准确定位；研制了激光制导测量机器人试验样机，能够实现在被测工件CAD模型的控制下，自动完成对工件的高精度测量。实验结果显示本定位算法理论是正确有效的。

基于自适应反演滑模的键合线缠绕张力控制方法

针对键合线缠绕运动存在耦合性强和张力波动等问题,提出一种自适应反演滑模控制方法应用于缠绕控制系统。该方法依据反演的控制思想将复杂系统分解成不超过系统阶数的子系统,然后从系统的最低阶次系统方程开始,引入虚拟控制量,结合滑模控制定义逐步设计满足要求的虚拟控制,最终设计出系统的实际控制方法。同时采用自适应算法对不确定性参数进行估计,根据Lyapunov稳定性理论设计参数自适应率,并设计模糊逼近作为滑模控制器中的切换控制项,从而保证系统稳定性。通过分析摆角波动与响应时间数据,发现采用自适应反演滑模控制能提高系统稳定性。比较自适应反演滑模控制与常用的模糊PID控制算法,结果表明,在键合线缠绕运动中,自适应反演滑模控制的张力摆杆摆角波动控制在±1.4°内,优于常规模糊PID的,能更有效地控制张力输出。

激光跟踪测量系统跟踪转镜的误差分析

在研究激光跟踪测量系统结构和工作原理的基础上,建立了系统运动学模型和跟踪转镜中心偏移数学模型。分析了系统测量中基点位置变动误差、转镜跟踪目标反射器跟踪误差和转镜反射面与激光束不垂直误差等。分析结果表明:基点位置变动误差为0.017 mm,转镜反射面与激光束不垂直误差为0.004 5 mm,转镜跟踪目标反射器跟踪误差约为0。因此,在跟踪转镜结构设计中,为保证激光束反射点与基点位置重合及转镜旋转跟踪目标反射器时基点空间位置保持不变,应尽量减少跟踪转镜旋转点与镜面之间的距离。

激光跟踪仪校准技术及在机床检测中的应用

讨论了激光跟踪仪的校准技术,分析了测量误差来源及误差对跟踪仪产生的影响,并利用三坐标测量机对激光跟踪仪进行了校准。结合生产需要,利用激光跟踪仪高效地对大型机床进行检测,制定了激光跟踪仪检测大型机床的方法。结果显示,利用激光跟踪仪能够精确地、高效地对机床进行检测,并指导工人对机床进行维护和调整。研究结果表明,激光跟踪仪不仅能对现场的机床进行精度检测,而且能对不易搬动的零部件、生产线以及夹具等进行测量。

激光跟踪测量系统角度自动校正装置设计

研制开发了一种能使激光跟踪测量系统在动态条件下连续测量的角度自动校正装置。它主要由精密圆形导轨和角度方位自动调节机构组成,能使角锥棱镜在动态测量过程中始终指向激光跟踪测量系统,从而实现在动态条件下的连续工作。利用研制的角度自动校正装置对激光跟踪测量系统进行了角度误差补偿试验,结果表明,该装置使激光跟踪测量系统的水平角测量误差由34.69μm减小到9.71μm,垂直角测量误差由35.43μm减小到10.03μm,从而有效地提高了激光跟踪测量系统的角度测量精度,解决了激光跟踪测量系统在动态测量中受角锥棱镜逆反射器接收角度范围限制而导致的无法连续测量问题。

便携式三坐标测量臂校准和误差补偿

本文提出了用高精度正交三坐标测量机作为空间位置基准,校准便携式三坐标测量臂空间位置误差的方法。采用Denavit-Hartenbeng方法建立了测量臂的测量方程及误差模型。测量臂给出其工作空间内三维坐标位置的测量值与三坐标测量机提供的标准值,分别代入测量臂的误差模型,以误差模型的计算结果作为补偿量,建立误差数据库,直接对测量臂空间位置误差进行校准和误差补偿。利用海克斯康G9128三坐标测量机对FARO便携式三坐标测量臂校准和误差补偿进行了实验研究,并对误差补偿前后实验结果进行了分析与讨论。研究结果表明该方法可有效、快速地对便携式三坐标测量臂空间位置误差进行校准和补偿。

激光制导测量机器人系统运动学分析

介绍了"光束运动-光靶跟踪"激光跟踪测量方法,研究了激光制导测量机器人技术,开发并研制了一种能够在被测对象水平面和斜面运动的小型轮臂复合式激光制导测量机器人系统。建立了机器人的爬行臂式运动学模型并对其运动特性进行了分析。最后,利用激光跟踪仪和三坐标测量机对激光制导测量机器人样机进行了性能测试,实验结果表明:该机器人能够自动高效地跟踪激光束并完成测量,验证了运动学分析的正确性,同时也解决了激光制导测量机器人技术中光靶的掉光问题。

激光制导测量机器人及几何误差分析

提出了基于工件CAD模型控制激光制导测量机器人的方法,并建立了激光制导测量系统,对该系统中激光制导测量机器人的主要结构误差进行了研究。介绍了基于"光束运动-光靶跟踪"理论的激光制导测量机器人技术和原理。根据系统原理,研制了激光制导测量机器人实验样机,并给出其理想的几何关系。推出了旋转轴偏心误差和光靶与两轮中心连线误差的几何误差数学模型。最后,利用高精度的三坐标测量机与激光制导测量机器人系统对样机进行了比对实验。实验结果表明:旋转轴偏心误差为0.01 mm,光靶中心偏离理想位置(x轴)的误差偏大(0.13 mm),由于旋转轴线偏心误差和光靶中心连线误差对测量精度影响较大,机器人样机结构需进行改进和完善。

激光跟踪测量系统的建模与仿真

在全面分析了激光跟踪测量系统结构和工作原理的基础上,建立了系统运动学模型和转镜中心偏移数学模型。针对以往球坐标激光跟踪测量系统中参考点只能借助于外部具有更高精度的仪器来校正的缺点,提出了平面约束自校正方法,并给出了系统自校正算法。最后对激光跟踪测量系统运动学模型和自校正算法进行了仿真验证,结果表明该方法能有效地确定系统实际工作全过程和提高系统跟踪精度与响应速度。

柔性三坐标测量臂几何误差修正

柔性三坐标测量臂用于大尺寸工件的高精度检测及逆向工程,是现代制造业产品精度检测的重要设备。如何做好和完善测量臂误差的分析、检测和补偿,成为提高测量臂测量精度的重要问题。提出了用高精度正交三坐标测量机校准柔性三坐标测量臂关节误差的新方法。通过分析测量臂某一关节的所有几何误差,建立其数学模型;利用正交三坐标测量机和测量臂分别对30个标准球(均匀分布在一个圆上)进行点位测量,测出球心的标称值和实测值,建立了该关节几何误差补偿模型;对工件进行点位测量并进行误差补偿。实验结果表明,通过该误差补偿方法,其最大测量误差从0.04 mm降到了0.003mm,提高了柔性三坐标测量臂的测量精度,同时验证了该误差补偿方法的正确性和有效性。

光靶自动跟踪装置结构设计

在分析激光制导测量机器人技术和原理基础上,提出一种具有两自由度的光靶自动跟踪装置结构方案,介绍了光靶自动跟踪原理及特点并建立了三维数学模型。重点对光靶自动跟踪装置的机械结构进行了分析及设计,并对某些重要构件进行了强度校核,最后研制出光靶自动跟踪装置。光靶自动跟踪装置能够按照要求完成方位和俯仰运动,实现了对测量激光束的自动跟踪,不仅解决了测量过程中掉光现象,同时降低了激光束入射角度引起的测量误差,也验证了光靶自动跟踪装置结构方案的正确性和有效性。