基于逆向工程的复杂铸件的质量检测

论文摘要

随着科学技术的迅猛发展和制造水平的不断提高,人们对复杂结构和曲面零件的精度要求越来越高。但是由于此类零件形状复杂,用传统的检具检验难度大,检测精度不高,那么,如何采用有效的检测方法取代传统的检测工具,提高曲面零件的检测精度便成为了实际中亟待解决的问题。本文在研究有关逆向工程应用技术的基础上,充分分析研究了将逆向工程技术应用于结构复杂的产品的质量检测的可行性,最终提出了基于逆向工程技术的复杂结构产品的质量检测方法,实现产品检测手段的数字化、可视化、自动化,以解决传统测量手段耗时长,检测难,成本高等问题。在本文中,以复杂铸件为主要研究对象,对产品质量检测过程中的测量误差,数据处理误差和数模匹配误差的产生原因进行了深入的分析,并提出了相应的解决办法,并采用了不同的检测方式实现了产品质量的最终检测,并把结果反馈到生产实际中。本文在对逆向工程的应用及基本原理进行深入分析的基础上,根据实际产品数据获取的方法不同和所获取的数据的类型不同,研究了基于逆向工程的复杂铸件的质量检测的关键技术,对逆向工程中点云数据获取,数据输入,数据预处理等一系列关键技术都进行了详细地阐述,提出了采用非接触式测量获得产品表面数字化信息的方法,以解决检测过程中测量误差对检测结果的影响。在重点研究散乱“点云”数据的“去噪”、精简等关键技术的基础上,针对本课题研究对象提出了人机交互的去噪算法和随机采样和曲率采样相混合的数据精简算法,解决了检测过程中数据处理误差对检测结果的影响。在对误差检测理论及现行的形位误差检测技术进行深入分析的基础上,提出了将逆向工程技术应用于复杂零件的数字化检测的方法。通过建立精确的曲面匹配,将影响测量结果的数模对齐误差控制在检测要求的范围内,然后采用不同的方法实现了原型件与复杂零件在逆向工程软件Geomagic中的形位误差比较,达到检测产品制造质量的目的。最终得出检测报告,并将检测结果反馈到产品制造过程,通过对检测结果的分析,找出产生误差的原因。该方法提高了复杂曲面零件的检测精度和检测效率,能够满足精密加工的复杂零部件高精度检测的要求,具有实用价值,对于实现产品在线检测的自动化、柔性化、数字化具有重要的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本论文课题提出的背景
• 1.1.1 产品的质量检测及检测内容
• 1.1.2 传统的产品质量检测方法及弊端
• 1.1.3 逆向工程技术应用于产品质量检测的意义
• 1.2 国内外逆向工程技术研究现状及文献综述
• 1.3 本论文课题的研究内容与技术路线
• 1.3.1 本课题论文的研究内容
• 1.3.2 本课题论文的技术路线
• 第2章 基于逆向工程的质量检测原理
• 2.1 逆向工程定义
• 2.2 逆向工程在实际生产中的应用
• 2.3 基于逆向工程的产品质量检测工作流程
• 2.4 基于逆向工程产品质量检测的误差分析
• 2.4.1 测量精度的研究
• 2.4.2 基于逆向工程的产品质量检测的误差分析
• 第3章 逆向工程中的测量技术
• 3.1 接触式测量方法
• 3.1.1 接触式测量概述
• 3.1.2 接触式测量的优点
• 3.1.3 接触式测量的缺点
• 3.2 非接触式测量方法
• 3.2.1 非接触式测量概述
• 3.2.2 非接触式测量优点
• 3.2.3 非接触式测量缺点
• 3.3 数据获取实例:航空件的数据获取
• 3.3.1 本课题所采用的测量设备简介
• 3.3.2 获取数据时应注意的问题
• 3.3.3 数据获取步骤
• 第4章 基于逆向工程产品质量检测的海量数据处理技术研究
• 4.1 Geomagic软件简介
• 4.2 原始数据评估与预显示
• 4.2.1 点云数据信息评估
• 4.2.2 点云资料的预显示
• 4.3 多视数据对齐定位
• 4.4 去除噪声点
• 4.4.1、噪声判别原则
• 4.4.2、噪声点判断
• 4.4.3 噪声点去除
• 4.4.3.1 常用的有序点云去噪算法
• 4.4.3.2 散乱点云的去噪方法
• 4.5 数据精简
• 4.5.1 点云精简算法评价
• 4.5.2 数据精简算法分类及比较
• 4.5.2.1 扫描线数据点云的简化
• 4.5.2.2 散乱数据点云简化
• 4.6 基于曲率精简的混合精简法
• 4.6.1 随机精简
• 4.6.2 曲率精简
• 4.6.3 混合精简
• 4.6.4 实验数据和应用效果
• 4.7 现有逆向软件中数据简化功能
• 4.7.1 Imageware中的数据简化功能
• 4.7.2 Geomagic中的数据简化功能
• 4.7.3 CATIA中的数据简化功能
• 4.8 现有算法的实现及算法比较
• 4.8.1 现有算法的实现
• 4.8.2 各方法的误差分析
• 第5章 曲面零件误差数字化检测技术
• 5.1 Geomagic Qualify简介
• 5.2 误差
• 5.3 检测技术
• 5.3.1 检测
• 5.3.2 检测基准
• 5.3.3 检测原则
• 5.4 基于逆向工程的质量检测的曲面匹配技术的研究
• 5.4.1 曲面匹配方法的研究
• 5.4.2 Geomagic Qualify中的曲面匹配的研究
• 5.5 复杂零件误差检测方法的研究
• 5.6 复杂零件误差检测方法应用举例
• 5.6.1 三维直接比较法
• 5.6.2 边缘误差检查法
• 5.6.3 二维截面误差检测法
• 5.6.4 逆向工程中曲面轮廓度检测法
• 5.6.5 关键数据点检测法
• 5.7 检测过程中尺寸精度的控制
• 5.7.1 测量过程中的尺寸精度
• 5.7.2 数据处理过程中产生的误差
• 5.7.3 由数模对齐产生的误差
• 5.7.4 总体误差
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢