三維圓度誤差數(shù)字化檢測與評(píng)定算法研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、精密與超精密加工技術(shù)、數(shù)字化加工和檢測技術(shù)的發(fā)展，工程中對(duì)機(jī)械零部件的質(zhì)量要求越來越嚴(yán)格。圓度誤差作為一種常見的形狀誤差，它的大小直接影響著零部件的配合精度、密封性、耐磨性和使用壽命?，F(xiàn)有的二維圓度誤差評(píng)定方法不能直接用于空間任意位置的傾斜孔和傾斜軸的誤差評(píng)定，具有一定的局限性。針對(duì)空間三維圓度誤差的數(shù)字化評(píng)定問題雖有研究，但是還很不成熟。因此，隨著新一代產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS—Geometrical ProductS

2、pecification and Verification)的提出，系統(tǒng)研究三維圓度誤差的數(shù)字化檢測與評(píng)定具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　 (1)依據(jù)新一代GPS，介紹了三維圓度誤差檢測的操作和操作算子技術(shù)。然后考慮到實(shí)際檢測過程中存在測量誤差，指出圓度誤差測點(diǎn)集不是精確分布在同一個(gè)平面上，建立了基于測點(diǎn)集算術(shù)平均中心點(diǎn)的最小二乘擬合平面的數(shù)學(xué)模型，求出了測點(diǎn)集的最小二乘擬合平面和投影點(diǎn)集。數(shù)字實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了三維圓度誤差

3、測點(diǎn)集在檢測過程中存在測量誤差。
　　 (2)在測點(diǎn)集最小二乘擬合平面上，根據(jù)新一代GPS原理，以投影點(diǎn)集為研究對(duì)象，研究了基于新一代GPS的三維圓度誤差評(píng)定的最小外接圓法、最大內(nèi)接圓法和最小區(qū)域圓法，以及前兩種方法的改進(jìn)方法—外接圓法和內(nèi)接圓法，建立了5種評(píng)定方法的數(shù)學(xué)模型，給出了它們的評(píng)定過程和流程圖。
　　 (3)考慮到粒子群優(yōu)化算法在求解非線性優(yōu)化問題方面的優(yōu)越性，針對(duì)投影點(diǎn)集，以基于時(shí)變慣性權(quán)重的粒子群優(yōu)化算法

4、為工具，建立了三維圓度誤差評(píng)定的最小二乘圓法、切比雪夫擬合圓法、最小外接圓法、最大內(nèi)接圓法和最小區(qū)域圓法的數(shù)學(xué)模型，給出了5種評(píng)定方法的評(píng)定過程和流程圖。
　　 (4)根據(jù)新一代GPS的操作技術(shù)，對(duì)某一圓柱體零件進(jìn)行了三維圓度誤差的數(shù)字化檢測實(shí)驗(yàn)。針對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別應(yīng)用基于新一代GPS的三維圓度誤差評(píng)定方法和基于粒子群優(yōu)化算法的三維圓度誤差評(píng)定方法，求得了圓度誤差值和擬合圓的圓心和半徑。以MATLAB GUI為工具，設(shè)計(jì)了三維圓