[發(fā)明專利]復(fù)雜零件的曲面加工精度的在線檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210266355.6
• 申請日: 2012-07-30
• 公開（公告）號: CN102785129A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高健;陳岳坪;鄧海祥;楊澤鵬;陳新;鄭德濤
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B23Q17/20
• 分類號: B23Q17/20
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

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方法，特別是一種在數(shù)控銑床上對復(fù)雜曲面零件進(jìn)行加工后、直接在該機(jī)床上對該零件進(jìn)行加工精度的在線檢測的復(fù)雜零件的曲面加工精度的在線檢測方法，屬于復(fù)雜零件的曲面加工精度的在線檢測方法的改造技術(shù)。

背景技術(shù)

隨著制造業(yè)技術(shù)和裝備的不斷進(jìn)步，對復(fù)雜零件/產(chǎn)品的精度、效率、質(zhì)量和外觀要求愈來愈高。在復(fù)雜曲面零件的生產(chǎn)過程中，需要用相應(yīng)的檢測技術(shù)對其加工精度進(jìn)行檢測和控制。基于三坐標(biāo)測量機(jī)（CMM）的檢測技術(shù)常用于精密零件的形位精度檢測，但存在工件二次裝夾定位誤差問題及大型零件測量的局限性問題。在數(shù)控銑床上直接進(jìn)行加工精度的在線檢測，形成“加工－測量－補(bǔ)償”的閉環(huán)加工檢測系統(tǒng)，具有十分重要的意義。

在線檢測技術(shù)即是在數(shù)控銑床上直接對數(shù)控加工后的零件進(jìn)行檢測，通過對檢測數(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，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方法，具有廣泛的應(yīng)用前景。

目前國內(nèi)所開發(fā)的在線檢測系統(tǒng)，檢測功能較為薄弱，基本上停留于數(shù)控系統(tǒng)本身所提供的一些功能，檢測對象大多數(shù)是針對簡單規(guī)則形體（如平面、圓、圓柱和凸臺等），而針對復(fù)雜曲面的在線檢測研究較少。

數(shù)控銑床測量環(huán)境復(fù)雜，誤差影響因素多，數(shù)控銑床在線檢測與高精度的CMM相比仍然存在較大差距，難以獲得滿意的實(shí)際測量精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供一種可以獲得高精度的檢測結(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方法。本發(fā)明克服了復(fù)雜曲面需要移動到CMM上才能獲得高精度檢測結(jié)果的不足之處，能直接在數(shù)控銑床上對具有復(fù)雜曲面特征的零件進(jìn)行形面精度的在線檢測，通過誤差補(bǔ)償獲得高精度的檢測結(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方法，包括有如下步驟：?

1）將接觸式觸發(fā)測頭安裝在數(shù)控銑床的主軸上；

2）對被測曲面進(jìn)行檢測路徑規(guī)劃；

3）驅(qū)動數(shù)控銑床，逐一獲取測頭與待測曲面接觸點(diǎn)處的測球中心（3）的坐標(biāo)；測球是接觸式觸發(fā)測頭的一個(gè)部件，其形狀是一個(gè)具有高制造精度和高硬度的圓球，安裝在測頭主體上并與被測曲面直接接觸；

4)對上述測球中心的坐標(biāo)進(jìn)行測球半徑補(bǔ)償、測頭預(yù)行程誤差補(bǔ)償和機(jī)床誤差補(bǔ)償，從而獲得測點(diǎn)高精度的檢測結(jié)果；其中機(jī)床誤差需采用機(jī)床誤差檢測儀器得到；

5)將檢測結(jié)果與零件的理想CAD模型進(jìn)行對比分析，找到各個(gè)測點(diǎn)與CAD模型對應(yīng)的偏差，從而獲得待測曲面的加工精度。

上述測球半徑補(bǔ)償、測頭預(yù)行程誤差補(bǔ)償需要計(jì)算出曲面測點(diǎn)的法矢方向，對于測頭預(yù)行程誤差補(bǔ)償，還需要計(jì)算出測頭在各個(gè)測點(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。

上述機(jī)床誤差補(bǔ)償所用的機(jī)床誤差檢測儀器為激光干涉儀。

上述測點(diǎn)與CAD模型對應(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程,利用正則化RBF算法，通過對網(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l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???????????????????????????????????????????????到輸出的映射，?()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（；）為隱層第個(gè)節(jié)點(diǎn)到輸出層第個(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；