[发明专利]一种基于最小区域的零件球度误差评定方法有效

专利信息
申请号: 201310230228.5 申请日: 2013-06-11
公开(公告)号: CN103278126A 公开(公告)日: 2013-09-04
发明(设计)人: 陈磊磊;黄美发;宫文峰;匡兵 申请(专利权)人: 陈磊磊
主分类号: G01B21/20 分类号: G01B21/20
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 541004 广西壮族自治区桂*** 国省代码: 广西;45
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摘要: 一种基于最小区域的零件球度误差评定方法,该方法首先测量并获取被测球面上测点坐标;然后给出球的初始迭代参数,查询被测要素与误差包容区域接触的测点,根据测点的相对位置,确定包容区域平移变动的方向矢量,并计算包容区域的变动量,查询下一个接触点;然后再查询与包容区域接触的测点,再对包容区域进行平移变动,依次迭代计算,直到满足判别准则,输出球度误差以及球的参数最优值。本发明可准确计算出满足最小区域的球度误差及球体参数的最优值。
搜索关键词: 一种 基于 最小 区域 零件 误差 评定 方法
【主权项】:
1.一种基于最小区域的零件球度误差评定方法,其特征在于,具体步骤如下:步骤1:将被测球置于测量平台上,在测量空间直角坐标系中测量并获取球表面上的点=1, 2,…nn为测点数目且n为大于4的正整数;取不在同一平面上的4个测点,计算4点组成的四面体外接球的球心,作为迭代计算的初始值;所有测点形成测点集;步骤2:依次计算测点集中各测点到球心的距离;并分别记录测点集中各测点到球心的最大距离和最小距离对应的测点,所记录的最小距离对应的测点形成误差包容区域的低值接触点集合,所记录的最大距离对应的测点形成误差包容区域的高值接触点集合;球度误差T等于各测点到球心的最大距离减去最小距离;步骤3:判断低值接触点集合中低值接触点的数量是否小于3;如果低值接触点的数量不小于3,跳转到下一步;如果低值接触点的数量小于3,所有低值接触点为有效接触点;如果低值接触点的数量等于1,此时包容区域平移的方向矢量等于坐标减去低值接触点坐标;如果低值接触点的数量等于2,此时包容区域平移的方向矢量等于坐标减去2个低值接触点连线的中点坐标;计算测点和其中1个有效接触点的垂直中分面,然后计算垂直中分面与过球心且方向矢量为的直线的交点,即为包容区域变动到内边界与该测点接触时球心的位置;遍历所有的非接触测点,依次计算所有非接触测点对应的,并计算到球心的距离,所计算的所有距离组成集合;在集合中,剔除异向的对应元素,然后查询集合中的最小值,即为包容区域的平移变动量;通过包容区域变动量以及移动方向矢量,计算球心的坐标;跳转到步骤2;步骤4:判断低值接触点集合中低值接触点的数量是否等于3;如果低值接触点的数量不等于3,则跳转到步骤6;如果低值接触点的数量等于3,且只有1个高值接触点,则所有低值接触点与高值接触点均为有效接触点,包容区域变动的方向矢量等于3个低值接触点所在平面的法向矢量,方向指向高值接触点,跳转到步骤7;如果低值接触点的数量等于3,且有2个或2个以上的高值接触点,在高值点集合中,以2个高值接触点为1个组合,判断所有高值接触点组合中的2个高值接触点构成的线段与3个低值点组成的三角形凸包是否有交点,如果有1个组合有交点,说明满足判别准则,则跳转到步骤16,如果所有组合均没有交点,则跳转到下一步;步骤5:判断所有的高值接触点是否分布在3个低值接触点所在平面的同侧;如果分布在同侧,则3个低值接触点均为有效接触点,包容区域变动的方向矢量等于3个低值接触点所在平面的法向矢量,方向指向高值接触点,跳转到步骤7;如果分布在异侧,以2个高值接触点和2个低值接触点为1个组合,对于每个组合,计算组合中2个高值接触点连线与2个低值接触点连线的距离,遍历所有组合,记录所有组合中高值接触点连线与低值接触点连线最小距离,则最小距离对应的2个低值接触点为有效低值接触点,距离有效低值接触点连线最近的高值接触点为有效高值接触点,此时包容区域的平移变动方向矢量等于球心坐标减去有效低值接触点连线的中点坐标,调整使包容区域的变动方向指向有效高值接触点,跳转到步骤7;步骤6:判断低值接触点集合中低值接触点的数量是否大于3;如果低值接触点的数量大于3,以3个低值接触点为1个组合,然后,以每个组合的3个接触点为计算对象,应用步骤4的方式,判断是否满足判别准则,若满足判别准则,跳转到步骤16;否则应用步骤4、5方式,查询有效高值接触点与有效低值接触点、确定平移变动的方向矢量;如果低值接触点的数量小于等于3,跳转到步骤2;步骤7:计算非接触测点和其中任意1个有效低值接触点的垂直中分面,然后计算垂直中分面与过球心且方向矢量为的直线的交点,即为包容区域变动到内边界与该非接触测点接触时球心的位置;然后计算非接触测点和其中任意1个有效高值接触点的垂直中分面,然后计算垂直中分面与过球心且方向矢量为的直线的交点,即为包容区域变动到外边界与该非接触测点接触时球心的位置;若>时,与外边界接触,球心变动后的位置;若时,与内边界接触,;遍历所有的非接触测点,计算对应的,并计算到球心的距离,所有非接触测点对应的组成集合;在集合中,剔除异向的对应元素,然后查询集合中的最小值,即为包容区域的平移变动量;步骤8:根据计算变动后的球心坐标;将该次迭代的高值接触点与低值接触点的编号作为1个组合,记录下来;在历次迭代的接触点组合中,判断是否存在与本次迭代相同的接触点组合;如果没有与本次迭代相同的接触点组合,则跳到步骤2;如果有与本次迭代相同的接触点组合,表示迭代陷入死循环,跳转到步骤9;步骤9:依次计算测点集中各测点到球心的距离;并分别记录测点集中各测点到球心的最大距离和最小距离对应的测点,所记录的最小距离对应的测点形成误差包容区域的低值接触点集合,所记录的最大距离对应的测点形成误差包容区域的高值接触点集合;步骤10:判断高值接触点集合中高值接触点的数量是否小于3;如果高值接触点的数量不小于3,跳转到下一步;如果高值接触点的数量小于3,所有高值接触点为有效接触点;如果高值接触点的数量等于1,此时包容区域平移的方向矢量等于高值接触点坐标减去坐标;如果低值接触点的数量等于2,此时包容区域平移的方向矢量等于2个高值接触点连线的中点坐标减去坐标;计算测点和其中1个有效高值接触点的垂直中分面,然后计算垂直中分面与过球心且方向矢量为的直线的交点,即为包容区域变动到外边界与该测点接触时球心的位置,遍历所有的非接触测点,计算非接触测点对应的,并计算到球心的距离,所有非接触测点对应的组成集合;在集合中,剔除异向的对应元素,然后查询集合中的最小值,即为包容区域的平移变动量;通过包容区域变动量以及移动方向矢量,计算球心的坐标;跳转到步骤9;步骤11:判断高值接触点集合中高值接触点的数量是否等于3;如果高值接触点的数量不等于3,则跳转到步骤13;如果高值接触点的数量等于3,且只有1个低值接触点,则所有高值接触点和低值接触点均为有效接触点,此时包容区域变动的方向矢量等于3个高值接触点所在平面的法向矢量,方向背离低值接触点,跳转到步骤14;如果高值接触点的数量等于3,且有2个或2个以上的低值接触点,在低值点集合中,以2个低值接触点为1个组合,判断每个组合中的2个低值接触点连线与3个高值点组成的三角形凸包是否有交点,如果有1组有交点,说明满足判别准则,则跳转到步骤16,如果不满足判别准则,则跳转到下一步;步骤12:判断所有的低值接触点是否分布在3个高值接触点所在平面的同侧;如果分布在同侧,则3个高值接触点均为有效高值接触点,此时包容区域变动的方向矢量等于3个高值接触点所在平面的法向矢量,方向为背离低值接触点,跳转到步骤14;如果分布在异侧,以2个低值接触点和2个高值接触点为一个组合,计算每个组合中2个高值接触点连线与2个低值接触点连线的距离,记录所有组合中高值接触点连线与低值接触点连线最小距离,则最小距离对应的2个高值接触点为有效高值接触点,距离有效高值接触点连线最近的低值接触点为有效低值接触点,此时包容区域的平移变动方向矢量等于球心坐标减去有效高值接触点的连线中点坐标,调整使包容区域的变动方向指向有效高值接触点;跳转到步骤14;步骤13:判断高值接触点集合中高值接触点的数量是否大于3;如果高值接触点的数量大于3,以3个高值接触点为1个组合,然后,以每个组合的3个接触点为计算对象,应用步骤11的方式,判断是否满足判别准则,若满足判别准则,跳转到步骤16,如果不满足判别准则,应用步骤11、12方式,查询有效高值接触点和有效低值接触点、确定平移变动的方向矢量;如果高值接触点的数量小于等于3,跳转到步骤9;步骤14:按照步骤7的方式,计算包容区域变动量;步骤15:根据,计算变动后的球心坐标,跳转到步骤9;步骤16:计算并输出球度误差T以及球心坐标。
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