專利名稱：復(fù)雜零件的曲面加工精度的在線檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種復(fù)雜零件的曲面加工精度的在線檢測(cè)方法，特別是一種在數(shù)控銑床上對(duì)復(fù)雜曲面零件進(jìn)行加工后、直接在該機(jī)床上對(duì)該零件進(jìn)行加工精度的在線檢測(cè)的復(fù)雜零件的曲面加工精度的在線檢測(cè)方法，屬于復(fù)雜零件的曲面加工精度的在線檢測(cè)方法的改造技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著制造業(yè)技術(shù)和裝備的不斷進(jìn)步，對(duì)復(fù)雜零件/產(chǎn)品的精度、效率、質(zhì)量和外觀要求愈來(lái)愈高。在復(fù)雜曲面零件的生產(chǎn)過(guò)程中，需要用相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)對(duì)其加工精度進(jìn)行檢測(cè)和控制?；谌鴺?biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)的檢測(cè)技術(shù)常用于精密零件的形位精度檢測(cè)，但存在工件二次裝夾定位誤差問(wèn)題及大型零件測(cè)量的局限性問(wèn)題。在數(shù)控銑床上直接進(jìn)行加工精度的在線檢測(cè)，形成“加工一測(cè)量一補(bǔ)償”的閉環(huán)加工檢測(cè)系統(tǒng)，具有十分重要的意義?！ぴ诰€檢測(cè)技術(shù)即是在數(shù)控銑床上直接對(duì)數(shù)控加工后的零件進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到零件的加工精度。該技術(shù)適合于各類尺寸大小、復(fù)雜曲面零件的加工精度檢測(cè)，能有效提高數(shù)控銑床的零件加工精度，已得到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。數(shù)控銑床零件加工精度的在線檢測(cè)方法，具有廣泛的應(yīng)用前景。目前國(guó)內(nèi)所開(kāi)發(fā)的在線檢測(cè)系統(tǒng)，檢測(cè)功能較為薄弱，基本上停留于數(shù)控系統(tǒng)本身所提供的一些功能，檢測(cè)對(duì)象大多數(shù)是針對(duì)簡(jiǎn)單規(guī)則形體(如平面、圓、圓柱和凸臺(tái)等)，而針對(duì)復(fù)雜曲面的在線檢測(cè)研究較少。數(shù)控銑床測(cè)量環(huán)境復(fù)雜，誤差影響因素多，數(shù)控銑床在線檢測(cè)與高精度的CMM相比仍然存在較大差距，難以獲得滿意的實(shí)際測(cè)量精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于考慮上述問(wèn)題而提供一種可以獲得高精度的檢測(cè)結(jié)果，進(jìn)而得到被加工曲面的加工精度的復(fù)雜零件的曲面加工精度的在線檢測(cè)方法。本發(fā)明克服了復(fù)雜曲面需要移動(dòng)到CMM上才能獲得高精度檢測(cè)結(jié)果的不足之處，能直接在數(shù)控銑床上對(duì)具有復(fù)雜曲面特征的零件進(jìn)行形面精度的在線檢測(cè)，通過(guò)誤差補(bǔ)償獲得高精度的檢測(cè)結(jié)果，最終得到零件的形面加工精度，有效地提高了生產(chǎn)效率。本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明的復(fù)雜零件的曲面加工精度的在線檢測(cè)方法，包括有如下步驟
1)將接觸式觸發(fā)測(cè)頭安裝在數(shù)控銑床的主軸上；
2)對(duì)被測(cè)曲面進(jìn)行檢測(cè)路徑規(guī)劃；
3)驅(qū)動(dòng)數(shù)控銑床，逐一獲取測(cè)頭與待測(cè)曲面接觸點(diǎn)處的測(cè)球中心(3)的坐標(biāo)；測(cè)球是接觸式觸發(fā)測(cè)頭的一個(gè)部件，其形狀是一個(gè)具有高制造精度和高硬度的圓球，安裝在測(cè)頭主體上并與被測(cè)曲面直接接觸；
4)對(duì)上述測(cè)球中心的坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)球半徑補(bǔ)償、測(cè)頭預(yù)行程誤差補(bǔ)償和機(jī)床誤差補(bǔ)償，從而獲得測(cè)點(diǎn)高精度的檢測(cè)結(jié)果；其中機(jī)床誤差需采用機(jī)床誤差檢測(cè)儀器得到；
5)將檢測(cè)結(jié)果與零件的理想CAD模型進(jìn)行對(duì)比分析，找到各個(gè)測(cè)點(diǎn)與CAD模型對(duì)應(yīng)的偏差，從而獲得待測(cè)曲面的加工精度。上述測(cè)球半徑補(bǔ)償、測(cè)頭預(yù)行程誤差補(bǔ)償需要計(jì)算出曲面測(cè)點(diǎn)的法矢方向，對(duì)于測(cè)頭預(yù)行程誤差補(bǔ)償，還需要計(jì)算出測(cè)頭在各個(gè)測(cè)點(diǎn)法矢方向的預(yù)行程誤差，補(bǔ)償方法是采用基于徑向基函數(shù)(RBF)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)測(cè)。上述機(jī)床誤差補(bǔ)償所用的機(jī)床誤差檢測(cè)儀器為激光干涉儀。上述測(cè)點(diǎn)與CAD模型對(duì)應(yīng)的偏差采用點(diǎn)到曲面的最小距離的計(jì)算方法求解。上述基于徑向基函數(shù)RBF的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法如下· 正則化RBF網(wǎng)絡(luò)是一種具有單隱含層的三層前饋局部逼近網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)證明，它與BP網(wǎng)絡(luò)都能以任意精度逼近任意連續(xù)函數(shù)；并且，相比BP網(wǎng)絡(luò)，其訓(xùn)練時(shí)間更短，并且它同時(shí)滿足對(duì)樣本的逼近誤差和逼近曲線的平滑性，在實(shí)踐中，網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)督訓(xùn)練可以看成是一種曲線擬合的過(guò)程，利用正則化RBF算法，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)輸入和輸出空間之間的非線性映射；
正則化RBF網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由一個(gè)徑向基神經(jīng)元的隱層、一個(gè)線性神經(jīng)元的輸出層組成，網(wǎng)絡(luò)的輸入點(diǎn)數(shù)量為N，隱節(jié)點(diǎn)數(shù)量為P個(gè)，輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)量為I個(gè)；網(wǎng)絡(luò)的隱節(jié)點(diǎn)數(shù)等于輸入樣本數(shù)，并將所有輸入樣本設(shè)為徑向基函數(shù)的中心，各徑向基函數(shù)取統(tǒng)一的擴(kuò)展常數(shù)；
RBF實(shí)現(xiàn)由輸入
X =(X1，X2，"、為/到輸出r =(Λ，>·52，…’乃f的映射，灼OO
(J'= Ii % ---，P )采用徑向基函數(shù)為任一隱節(jié)點(diǎn)的激活函數(shù)，選用Gauss函數(shù)作為徑向
基函數(shù);W為輸出權(quán)矩陣,其中W jk (= 1，2，…，P =Ii 2，■··, I )為隱層第j個(gè)節(jié)
點(diǎn)到輸出層第A個(gè)節(jié)點(diǎn)間的突觸權(quán)值；采用線性激活函數(shù)作為輸出層神經(jīng)元；
根據(jù)正則化RBF網(wǎng)絡(luò)原理，RBF的訓(xùn)練過(guò)程為(I)確定RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入及輸出變量，即以檢測(cè)方向作為網(wǎng)絡(luò)的輸入節(jié)點(diǎn)，相應(yīng)的預(yù)行程誤差為網(wǎng)絡(luò)的輸出節(jié)點(diǎn)；(2)組成訓(xùn)練集對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，即從檢測(cè)到的預(yù)行程誤差數(shù)據(jù)中隨機(jī)選取若干組作為網(wǎng)絡(luò)的教師數(shù)據(jù)；(3)輸入預(yù)測(cè)樣本，用訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)任意檢測(cè)方向的預(yù)行程誤差，用剩下的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)作為預(yù)測(cè)樣本。上述點(diǎn)到曲面的最小距離的計(jì)算方法求解的方法如下將曲面分割為足夠小的網(wǎng)格，計(jì)算測(cè)點(diǎn)Crm，JV A)到全部網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的距離，所有這些距離的最小值就是點(diǎn)到曲面的
最小距離。本發(fā)明由于采用在待檢測(cè)的復(fù)雜曲面加工完成后，在數(shù)控銑床的工作臺(tái)上直接進(jìn)行檢測(cè)的方法，對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差補(bǔ)償從而獲得高精度的檢測(cè)結(jié)果，對(duì)此檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析進(jìn)而獲得被測(cè)曲面的加工精度。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明的方法可以在數(shù)控銑床上直接對(duì)加工完成后的復(fù)雜曲面進(jìn)行在線檢測(cè)，通過(guò)對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)球半徑補(bǔ)償、預(yù)行程誤差補(bǔ)償和機(jī)床誤差補(bǔ)償，獲得高精度的檢測(cè)結(jié)果，進(jìn)而得到被加工曲面的加工精度，克服了復(fù)雜曲面需要移動(dòng)到CMM上才能獲得高精度檢測(cè)結(jié)果的不足之處，有效地提高了生產(chǎn)效率，本發(fā)明具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益。本發(fā)明是一種設(shè)計(jì)巧妙，性能優(yōu)良，方便實(shí)用的復(fù)雜零件的曲面加工精度的在線檢測(cè)方法。


圖I為本發(fā)明測(cè)球半徑補(bǔ)償原理 圖2為本發(fā)明預(yù)行程誤差 圖3為本發(fā)明的方法流程 圖4為正則化RBF網(wǎng)絡(luò)的示意 圖5為點(diǎn)到曲面的最小距離的示意圖。圖中1-法矢方向，2-被測(cè)曲面，3-測(cè)球中心，4-接觸式觸發(fā)測(cè)頭，5-接觸點(diǎn)，·6-檢測(cè)方向，7-預(yù)行程誤差，8-測(cè)頭高速定位移動(dòng)方向，9-測(cè)頭低速接近方向，10-測(cè)頭的預(yù)接觸距離，11-工件。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例
本發(fā)明的復(fù)雜零件的曲面加工精度的在線檢測(cè)方法，
本發(fā)明的復(fù)雜零件的曲面加工精度的在線檢測(cè)方法，包括有如下步驟
1)將接觸式觸發(fā)測(cè)頭4安裝在數(shù)控銑床的主軸上；
2)對(duì)被測(cè)曲面2進(jìn)行檢測(cè)路徑規(guī)劃；
3)驅(qū)動(dòng)數(shù)控銑床，逐一獲取測(cè)頭與待測(cè)曲面接觸點(diǎn)處的測(cè)球中心3的坐標(biāo)；測(cè)球是接觸式觸發(fā)測(cè)頭的一個(gè)部件，其形狀是一個(gè)具有高制造精度和高硬度的圓球，安裝在測(cè)頭主體上并與被測(cè)曲面直接接觸；
4)對(duì)上述測(cè)球中心3的坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)球半徑補(bǔ)償、測(cè)頭預(yù)行程誤差補(bǔ)償和機(jī)床誤差補(bǔ)償，從而獲得測(cè)點(diǎn)高精度的檢測(cè)結(jié)果；其中機(jī)床誤差需采用機(jī)床誤差檢測(cè)儀器得到；
5)將檢測(cè)結(jié)果與零件的理想CAD模型進(jìn)行對(duì)比分析，找到各個(gè)測(cè)點(diǎn)與CAD模型對(duì)應(yīng)的偏差，從而獲得待測(cè)曲面的加工精度。上述測(cè)球半徑補(bǔ)償、測(cè)頭預(yù)行程誤差補(bǔ)償需要計(jì)算出曲面測(cè)點(diǎn)的法矢方向，對(duì)于測(cè)頭預(yù)行程誤差補(bǔ)償，還需要計(jì)算出測(cè)頭在各個(gè)測(cè)點(diǎn)法矢方向的預(yù)行程誤差，補(bǔ)償方法是采用基于徑向基函數(shù)(RBF)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)測(cè)。上述機(jī)床誤差補(bǔ)償所用的機(jī)床誤差檢測(cè)儀器為激光干涉儀。上述測(cè)點(diǎn)與CAD模型對(duì)應(yīng)的偏差采用點(diǎn)到曲面的最小距離的計(jì)算方法求解。上述基于徑向基函數(shù)(RBF)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法如下
正則化RBF網(wǎng)絡(luò)是一種具有單隱含層的三層前饋局部逼近網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)證明，它與BP網(wǎng)絡(luò)都能以任意精度逼近任意連續(xù)函數(shù)；并且，相比BP網(wǎng)絡(luò)，其訓(xùn)練時(shí)間更短，并且它同時(shí)滿足對(duì)樣本的逼近誤差和逼近曲線的平滑性，在實(shí)踐中，網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)督訓(xùn)練可以看成是一種曲線擬合的過(guò)程，利用正則化RBF算法，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)輸入和輸出空間之間的非線性映射；
正則化RBF網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由一個(gè)徑向基神經(jīng)元的隱層、一個(gè)線性神經(jīng)元的輸出層組成，網(wǎng)絡(luò)的輸入點(diǎn)數(shù)量為N，隱節(jié)點(diǎn)數(shù)量為P個(gè)，輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)量為I個(gè)；網(wǎng)絡(luò)的隱節(jié)點(diǎn)數(shù)等于輸入樣本數(shù)，并將所有輸入樣本設(shè)為徑向基函數(shù)的中心，各徑向基函數(shù)取統(tǒng)一的擴(kuò)展常數(shù)；
RBF實(shí)現(xiàn)由輸入I ^(XUX2,--->XN)T到輸出Y =Cv15 W-)7"的映射，
φλΧ) ( j = l’2,P )采用徑向基函數(shù)為任一隱節(jié)點(diǎn)的激活函數(shù)，選用Gauss函
數(shù)作為徑向基函數(shù);w為輸出權(quán)矩陣,其中w jk (j = I, 2,…,P K 2，)為隱
層第個(gè)節(jié)點(diǎn)到輸出層第i個(gè)節(jié)點(diǎn)間的突觸權(quán)值；采用線性激活函數(shù)作為輸出層神經(jīng)元；根據(jù)正則化RBF網(wǎng)絡(luò)原理，RBF的訓(xùn)練過(guò)程為(I)確定RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入及輸出變量，即以檢測(cè)方向作為網(wǎng)絡(luò)的輸入節(jié)點(diǎn)，相應(yīng)的預(yù)行程誤差為網(wǎng)絡(luò)的輸出節(jié)點(diǎn)；(2)組成訓(xùn)練集對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，即從檢測(cè)到的預(yù)行程誤差數(shù)據(jù)中隨機(jī)選取若干組作為網(wǎng)絡(luò)的教師數(shù)據(jù)；(3)輸入預(yù)測(cè)樣本，用訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)任意檢測(cè)方向的預(yù)行程誤差，用剩下的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)作為預(yù)測(cè)樣本。
·
上述點(diǎn)到曲面的最小距離的計(jì)算方法求解的方法如下將曲面分割為足夠小的網(wǎng)格，計(jì)算測(cè)點(diǎn)Crm，JV A)到全部網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的距離，所有這些距離的最小值就是點(diǎn)到曲面的最小距離。本發(fā)明實(shí)施例是利用數(shù)控銑床對(duì)復(fù)雜曲面工件進(jìn)行高精度的檢測(cè)方法，該方法適應(yīng)于當(dāng)數(shù)控銑床對(duì)工件11進(jìn)行加工，本發(fā)明實(shí)施例的工件11是復(fù)雜曲面零件，工件11完成一個(gè)加工工序后，直接在數(shù)控銑床的工作臺(tái)上對(duì)工件11進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)加工和檢測(cè)都在數(shù)控銑床上進(jìn)行，可以避免將工件11移動(dòng)到其他檢測(cè)設(shè)備(如三坐標(biāo)測(cè)量機(jī))上檢測(cè)帶來(lái)的二次定位誤差，也可避免對(duì)尺寸和重量大的工件11進(jìn)行搬運(yùn)所帶來(lái)的不便。本實(shí)施例的方法中被檢測(cè)的工件11在加工完成后，在數(shù)控銑床的工作臺(tái)上直接檢測(cè)，包括以下步驟
步驟一將接觸式觸發(fā)測(cè)頭4安裝在數(shù)控銑床的主軸上。主軸帶動(dòng)接觸式觸發(fā)測(cè)頭4運(yùn)動(dòng)，接觸式觸發(fā)測(cè)頭4實(shí)施對(duì)被測(cè)曲面2的坐標(biāo)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果記錄在檢測(cè)軟件中。步驟二 對(duì)被測(cè)曲面2進(jìn)行檢測(cè)路徑規(guī)劃。利用檢測(cè)軟件對(duì)被測(cè)曲面進(jìn)行測(cè)點(diǎn)規(guī)劃和檢測(cè)路徑規(guī)劃。步驟三驅(qū)動(dòng)數(shù)控銑床，逐一獲取接觸式觸發(fā)測(cè)頭4與被測(cè)曲面接觸點(diǎn)5處的測(cè)球中心3的坐標(biāo)；
步驟四對(duì)上述的測(cè)球中心3坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)球半徑補(bǔ)償、接觸式觸發(fā)測(cè)頭4預(yù)行程誤差補(bǔ)償和機(jī)床誤差補(bǔ)償，從而獲得測(cè)點(diǎn)高精度的檢測(cè)結(jié)果；
如圖I所示，測(cè)球半徑補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵是求出被測(cè)點(diǎn)的法矢方向1，然后利用公式進(jìn)行測(cè)球半徑補(bǔ)償
iXJ,Z) = ix，y，z、}-r*n(I)
上式中，Cr，Y, ^是接觸點(diǎn)A的坐標(biāo)，Cr，_7，W是測(cè)球中心B的坐標(biāo)，r為測(cè)球半
徑，為測(cè)點(diǎn)單位法矢量。測(cè)頭預(yù)行程誤差7的補(bǔ)償方面，如圖2所示，從接觸式觸發(fā)測(cè)頭4接觸工件表面到觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生的這段時(shí)間內(nèi)，接觸式觸發(fā)測(cè)頭4額外運(yùn)動(dòng)微小距離，一般稱由于這段微小距離所引起的誤差值為測(cè)頭預(yù)行程誤差。需利用標(biāo)準(zhǔn)球檢測(cè)出測(cè)頭在各個(gè)方向上的預(yù)行程誤差，并利用徑向基函數(shù)(RBF)算法預(yù)測(cè)出任意法矢方向I上的預(yù)行程誤差7。在機(jī)床誤差補(bǔ)償方面，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，物體沿某一直線運(yùn)動(dòng)具有六個(gè)自由度，即三個(gè)平移自由度和三個(gè)回轉(zhuǎn)自由度，也就是具有六個(gè)幾何誤差分量，即沿三個(gè)相互垂直方向的直線度誤差和對(duì)三個(gè)相互垂直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)誤差。三軸數(shù)控銑床一般都具有(X，Y，Z)三個(gè)相互垂直的直線運(yùn)動(dòng)軸。因此對(duì)于三軸數(shù)控銑床來(lái)說(shuō)，沿三個(gè)軸運(yùn)動(dòng)共存在18項(xiàng)誤差分量，再加上三個(gè)軸之間還存在垂直度誤差，總共有21項(xiàng)誤差分量。本實(shí)施例利用激光干涉儀測(cè)出這21項(xiàng)誤差分量。將上述獲得的測(cè)點(diǎn)法矢、預(yù)行程誤差和機(jī)床誤差輸入到檢測(cè)軟件系統(tǒng)中，并對(duì)數(shù)控系統(tǒng)反饋回的測(cè)球中心坐標(biāo)進(jìn)行補(bǔ)償。本實(shí)施例使用TP6L測(cè)頭系統(tǒng)。步驟五將檢測(cè)結(jié)果與零件的理想CAD模型進(jìn)行對(duì)比分析，找到各個(gè)測(cè)點(diǎn)與CAD模型對(duì)應(yīng)的偏差，從而獲得待測(cè)曲面的加工精度?！ど鲜霾襟E二中需進(jìn)行測(cè)點(diǎn)規(guī)劃(即測(cè)點(diǎn)在曲面上的排列方式)，并計(jì)算出各個(gè)測(cè)點(diǎn)的法矢方向I，然后進(jìn)行檢測(cè)路徑規(guī)劃。所述法矢為測(cè)點(diǎn)所在曲面上并通過(guò)所述待測(cè)點(diǎn)的法矢。上述步驟三中接觸式觸發(fā)測(cè)頭4沿法矢方向I勻速接觸被測(cè)曲面上的測(cè)點(diǎn)，在該過(guò)程中，接觸式觸發(fā)測(cè)頭4沿檢測(cè)方向6從測(cè)頭高速定位移動(dòng)方向8向測(cè)頭低速接近方向9運(yùn)動(dòng)，圖中測(cè)頭的預(yù)接觸距離10，在接觸過(guò)程中利用軟件系統(tǒng)接收接觸式觸發(fā)測(cè)頭4的中心坐標(biāo)信息。上述步驟四中，需利用標(biāo)準(zhǔn)球檢測(cè)出測(cè)頭在各個(gè)方向上的預(yù)行程誤差，并利用徑向基函數(shù)(RBF)算法預(yù)測(cè)出任意法矢方向上的預(yù)行程誤差。利用激光干涉儀測(cè)量得到機(jī)床的幾何誤差。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)雜零件的曲面加工精度的在線檢測(cè)方法，其特征在于包括有如下步驟 1)將接觸式觸發(fā)測(cè)頭(4)安裝在數(shù)控銑床的主軸上； 2)對(duì)被測(cè)曲面(2)進(jìn)行檢測(cè)路徑規(guī)劃； 3)驅(qū)動(dòng)數(shù)控銑床，逐一獲取測(cè)頭與待測(cè)曲面接觸點(diǎn)處的測(cè)球中心(3)的坐標(biāo)；測(cè)球是接觸式觸發(fā)測(cè)頭的一個(gè)部件，其形狀是一個(gè)具有高制造精度和高硬度的圓球，安裝在測(cè)頭主體上并與被測(cè)曲面直接接觸； 4)對(duì)上述測(cè)球中心(3)的坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)球半徑補(bǔ)償、測(cè)頭預(yù)行程誤差補(bǔ)償和機(jī)床誤差補(bǔ)償，從而獲得測(cè)點(diǎn)高精度的檢測(cè)結(jié)果；其中機(jī)床誤差需采用機(jī)床誤差檢測(cè)儀器得到； 5)將檢測(cè)結(jié)果與零件的理想CAD模型進(jìn)行對(duì)比分析，找到各個(gè)測(cè)點(diǎn)與CAD模型對(duì)應(yīng)的偏差，從而獲得待測(cè)曲面的加工精度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)雜零件的曲面加工精度的在線檢測(cè)方法，其特征在于上述測(cè)球半徑補(bǔ)償、測(cè)頭預(yù)行程誤差補(bǔ)償需要計(jì)算出曲面測(cè)點(diǎn)的法矢方向，對(duì)于測(cè)頭預(yù)行程誤差補(bǔ)償，還需要計(jì)算出測(cè)頭在各個(gè)測(cè)點(diǎn)法矢方向的預(yù)行程誤差，補(bǔ)償方法是采用基于徑向基函數(shù)(RBF)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)測(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)雜零件的曲面加工精度的在線檢測(cè)方法，其特征在于上述機(jī)床誤差補(bǔ)償所用的機(jī)床誤差檢測(cè)儀器為激光干涉儀。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)雜零件的曲面加工精度的在線檢測(cè)方法，其特征在于上述測(cè)點(diǎn)與CAD模型對(duì)應(yīng)的偏差采用點(diǎn)到曲面的最小距離的計(jì)算方法求解。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)雜零件的曲面加工精度的在線檢測(cè)方法，其特征在于上述基于徑向基函數(shù)(RBF)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法如下 正則化RBF網(wǎng)絡(luò)是一種具有單隱含層的三層前饋局部逼近網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)證明，它與BP網(wǎng)絡(luò)都能以任意精度逼近任意連續(xù)函數(shù)；并且，相比BP網(wǎng)絡(luò)，其訓(xùn)練時(shí)間更短，并且它同時(shí)滿足對(duì)樣本的逼近誤差和逼近曲線的平滑性，在實(shí)踐中，網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)督訓(xùn)練可以看成是一種曲線擬合的過(guò)程，利用正則化RBF算法，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)輸入和輸出空間之間的非線性映射； 正則化RBF網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由一個(gè)徑向基神經(jīng)元的隱層、一個(gè)線性神經(jīng)元的輸出層組成，網(wǎng)絡(luò)的輸入點(diǎn)數(shù)量為N，隱節(jié)點(diǎn)數(shù)量為P個(gè)，輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)量為I個(gè)；網(wǎng)絡(luò)的隱節(jié)點(diǎn)數(shù)等于輸入樣本數(shù)，并將所有輸入樣本設(shè)為徑向基函數(shù)的中心，各徑向基函數(shù)取統(tǒng)一的擴(kuò)展常數(shù)； RBF實(shí)現(xiàn)由輸入 X = (x1，x2，…，xN)T到細(xì)出Y= (y1，y2，…，yN)T的映射，
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)雜零件的曲面加工精度的在線檢測(cè)方法，其特征在于上述點(diǎn)到曲面的最小距離的計(jì)算方法求解的方法如下將曲面分割為足夠小的網(wǎng)格，計(jì)算測(cè)點(diǎn)Crm，λ>，到全部網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的距離，所有這些距離的最小值就是點(diǎn)到曲面的最小距離。
全文摘要
本發(fā)明是一種復(fù)雜零件的曲面加工精度的在線檢測(cè)方法。包括如下步驟1)將接觸式觸發(fā)測(cè)頭安裝在數(shù)控銑床的主軸上；2)對(duì)被測(cè)曲面進(jìn)行檢測(cè)路徑規(guī)劃；3)驅(qū)動(dòng)數(shù)控銑床，逐一獲取測(cè)頭與待測(cè)曲面接觸點(diǎn)處的測(cè)球中心的坐標(biāo)；測(cè)球是接觸式觸發(fā)測(cè)頭的一個(gè)部件，是一個(gè)具有高精度和高硬度的圓球，安裝在測(cè)頭主體上并與被測(cè)曲面直接接觸；4)對(duì)上述測(cè)球中心的坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)球半徑補(bǔ)償、測(cè)頭預(yù)行程誤差補(bǔ)償和機(jī)床誤差補(bǔ)償，從而獲得測(cè)點(diǎn)高精度的檢測(cè)結(jié)果；5)將檢測(cè)結(jié)果與零件的理想CAD模型進(jìn)行對(duì)比分析，找到各個(gè)測(cè)點(diǎn)與CAD模型對(duì)應(yīng)的偏差，從而獲得待測(cè)曲面的加工精度。本發(fā)明使高精度的加工精度檢測(cè)過(guò)程直接在數(shù)控銑床上進(jìn)行，避免了零件多次裝夾所帶來(lái)的定位誤差。
文檔編號(hào)B23Q17/20GK102785129SQ20121026635
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者楊澤鵬, 鄧海祥, 鄭德濤, 陳岳坪, 陳新, 高健 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)