数控加工中心在线检测系统关键技术研究

论文摘要

现代制造业要求在制造过程中能更快速、更精确地对加工工件进行检测。传统的手工检测和离线检测由于检测效率低、检测精度差、检测过程繁琐费力等原因,已经远远达不到生产过程对检测速度和精度的要求;数控加工中心在线检测具有检测效率高、精度高、性能可靠和智能化的特点,可以很好地对自由曲面工件尤其是复杂曲面工件进行检测,已经成为国内外研究的前沿和热点问题。本文基于数控加工技术和在线检测技术的发展背景,结合在线检测技术原有的技术和发展成果,对数控加工中心在线检测系统的总体方案和关键技术进行了深入的研究,建立了数控加工中心在线检测仿真和实验系统。本文的主要研究内容如下:1.综述了数控加工中心在线检测技术的研究水平、发展成果和发展趋势;2.针对在线检测技术,研究了基于典型型面、CAD模型、无CAD模型三种情况下测量信息的提取方法;3.提出了一种将CAD模型与检测物体模型相匹配的算法;开发了检测典型型面的宏程序库并通过人机交互实现了基于自由曲面自动生成检测宏程序的功能;4.研究了在线检测系统实现的总体方案,综合运用VC++、MFC和OpenGL语言开发了面向对象的加工中心在线检测仿真与实验系统,为以后更深入地研究和发展在线检测技术打下了一个坚实的基础;5.最后对检测过程进行了初步的仿真和实验验证,并对检测结果进行了系统的分析,指出了目前本实验系统的不足并对今后的改进提出了自己的意见。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 数控加工中心在线检测技术概述
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势
• 1.3 本文所做工作及各章节简要介绍
• 第2章 数控加工中心在线检测系统介绍
• 2.1 数控加工中心在线检测系统的硬件平台
• 2.1.1 数控加工中
• 2.1.2 测量系统
• 2.1.3 PC机
• 2.2 数控加工中心在线检测系统的软件平台
• 2.2.1 Visual Studio 2005
• 2.2.2 MFC（Microsoft Foundation Classes）
• 2.2.3 OpenGL语言
• 2.3 本章小结
• 第3章 三维型面检测技术的研究
• 3.1 三维型面检测技术的数学基础
• 3.1.1 空间几何变换理论
• 3.1.2 模型匹配
• 3.2 数据信息的选择及排序
• 3.2.1 典型型面测点分布
• 3.2.2 有CAD模型的自由曲面测点分布方法
• 3.2.3 无CAD模型的自由曲面测点分布方法
• 3.3 本章小结
• 第4章 数控加工中心在线检测实验系统的软件实现
• 4.1 实验系统的总体结构
• 4.2 STL文件的读取
• 4.3 三维显示模块设计
• 4.3.1 虚拟照相机系统
• 4.3.2 视角
• 4.3.3 OpenGL中的光照系统
• 4.3.4 纹理映射
• 4.3.5 图像增强技术
• 4.3.6 三维物体建模
• 4.4 虚拟测头的驱动
• 4.5 碰撞检查
• 4.6 检测宏程序
• 4.8 对测球半径的补偿
• 4.9 本章小结
• 第5章 实验结果与分析
• 5.1 对复杂曲面的测量点信息提取
• 5.2 数据匹配
• 5.3 误差分析
• 结论和展望
• 参考文献
• 致谢