[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
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,…n,n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
与
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
取
;若![]()
时,
与内边界接触,
取
;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
与
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
与
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
与
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
与
,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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