毕业设计外文资料翻译(修改3).doc

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1、毕业设计外文资料翻译题目CADffi助机械设计与激光测量机器人学院机械工程学院专 业机械工程及自动化班级机升0901学 生张玉霞学号 20090404080指导教师宋卫卫二一 一年四月九日济南大学毕业设计外文资料翻译Computers & Graphics, 2008(32): 617-623.CAD辅助机械设计与激光测量机器人Wanli Liu , Xin ghua Qu , Jia nfei Ouya ng , Zhan kui WangA. State Key Laboratory of Precisio n Measuri ng Tech no logy and In stru

2、me nts, TianjinUniversity, Tianjin 300072, ChinaB. PrecisionEngineering Institute, Henan Polytechnic University,Jiaozuo 454003, ChinaC. He nan In stitute of Scie nce and Techn ology, Xi nxia ng 453003, Chi na摘要一个微型激光测量机器人（LGMR已经开创了一个新奇的理论”激光束移动和球式反射 器（SMR的整流器移动和激光束跟踪技术代替传统方法的手工测量方法。在一个产生最优检测 系统的检测算法

3、的基础上提出了由LGMF直接测量自由曲面的CAD模型。从特征提取综合的方法技术来检测产生检查路径的运动方向、位置和LGMR的最佳距离。此外，它能自动生成一个有效的检查过程，避免手工操作不当造成不必要的试验误差。不同汽车车身的自由曲面是通过CAD定向检测方式。实验结果表明，检查测量可以整合到LGMR和自动扫描生成的自动化程度和精度的限制下的过程。关键词CAD机械设计，微型激光测量机器人，优化设计，机械制造1引言尺寸检验在现代制造业中起着重要的作用， 因为规格的尺寸的准确才是高品质的 产品。微型激光测量机器人的发展和 CAD CAMJ术的广泛应用，大大提高了生产效 率和准确性。此外，民航处和检查设

4、备的集成大大提高了检测技术。提高检测效率一 直以来是一个活跃的研究领域。计算机辅助设计的导向检验检测体系包括路径测量的 CADS型信息的基础上，它可以自动为特定 in spec - tio n设备或优化的检验过程。它还涉及到了与实际对象的理想模型的几何模型验证。前者模型，简称为参考对象模型（CAD莫型），编码的理想对象名义几何以及允许公差。后来的模型通常是由创建 的过程中获得的测量数据，制造部分将决定是否接受或拒绝。激光跟踪系统（LTS的）是便携式三维（3D）的坐标测量机（CMM，它可以测 量物体的三维坐标激光束的反射器 （SMR运动。在3500范围整流器，跟踪每秒1000 点，及1 10 6

5、米的精度特性来提高尺寸测量技术，如便携式坐标测量，安泰臂（PCMA, 经纬仪和全站仪系统等具有，高速，高精度等优点，并且已被广泛应用于三维坐标尺 寸和位置检测手段，特别是汽车和航空航天部门，主要用在自由形式的表面，如汽车 车身，飞机机身和机翼部件。由于它能提供高清晰度的数字化， 所以特别适用于具有 复杂的三维自由曲面零件的 CAD为导向的检查。然而，目前的任务是检查执行的LTS的手动沿着对检查零件表面不同位置的整流 检测。由于必须确定许多欧普罗检测参数， 如整流器位置和方位，检查路径等人工检 测操作需要大量的时间和数额往往导致不一致的结果从而咋造成误差而导致判断错 误。因此更有效地执行自动激光

6、测量机器人 (LGMR技术和自动化检测测量 系统是开 发CAD定向模型给定的一部分。因此，本文开发了一种新型微型LGMR!论和”移动激光束代替传统的方法''整流器移动或激光束跟踪整流器跟踪基础。 一个产生最优检 测测量系统的CAD莫型的方式，提出了系统的算法 LGMF测量自由曲面，从特征提取 的方法综合技术。检查路径测量产生运动方向，位置和LGMRft佳距离。此外，它会自动生成一个一致，有效的检查过程中，可避免手工操作，减少不必要的试验误差。2激光测量机器人2.1工作原理LGMRLGMRB析及其组成：测量机器人系统，控制单元和基于 PC的控制系统。嵌入式 的CAD莫型直接自动生

7、成的扫描测量激光束并从测量表面方向和位置控制信号，通过控制单元将激光跟踪仪的头部旋转，让激光束扫描从A点到C的同时相应的运动方向、 位置和测量机器人的最佳距离的计算基于 CAD莫型的测量，进而由机器人控制器的测量和控制测量机器人的动作与正确的方向整流器到一个合适的位置进行跟踪激光束。 当激光束扫描和测量机器人连续实时跟踪激光束的三维坐标，一部分由LTS的测量位置。测量完成后，点云数据发送到后处理软件。在点云的基础上，实际表面可构建它 与设计的质量保证表面比较。因此，LTS的检查更有效地执行任务，并自动完成。 坐标LGMR是对测量点的整流器，可确定的坐标如下：f x = d sin /(cos

8、i I y tf sin flsin 冀(p畫寸CO5 $图1激光测量系统如图1所示，其中D是由激光跟踪距离整流器，一个是与激光束和X轴的夹角，b 是激光束之间和Z轴的夹角。2.2测量机器人系统测量机器人系统主要包括三个部分： 光学跟踪器，移动机器人及控制系统。光学 跟踪整流器，整流器控制器，伺服电机和控制系统。它有两个自由（水平和垂直）来执行整流器旋转运动，并与移动机器人的关节。 其目的是保证整流器跟踪测量激光束得到准确的反应。光学跟踪仪的水平和垂直的信 号可以驱动马达的CAM向模式，它总是使测量激光束表明SMR勺中心，反映整流器 旋转到正确的方向和位置，根据控制三维坐标的一部分表面的位置可

9、以自动测量。移动机器人由机器人本体，马达，减速机，真空系统和控制系统，它可以在较大 范围内移动，跟踪测量激光束和执行被测零件表面检查。 在运动过程中，两项轮式和 腿的运动模式设计移动机器人来执行检查任务。 如图2所示，当移动机器人在平面上 移动来执行检查任务，在同一时间的移动和转动，将推动移动机器人由两个直流伺服 电机同时左一，右二，伺服系统是用于执行，并接受了移动机器人控制系统的控制信 号。然而，由于在倾斜面不能满足移动的零件斜面移动机器人的动作，腿的运动模式将自动切换将停止工作进行。左三，右四臂驱动电机使减速齿轮旋转吸盘吸附定位后 被稳定可靠。3ME底盘盘血 岷蛊左发II | 1机械装置移

10、动拭雜人图2测量机器人系统两个吸盘吸附与接触面，它是由压力传感器系统判断稳步变化。 并随后在真空吸盘定 位真空释放阀使机器人能够向前稳步进行。 由于装置旋转到一定程度，在此同时左右 定位吸盘开始工作了。3,定向测量为了提高检查的过程中，自动检测系统的 LGMF测量要处理如何从CAD莫型几何 特征的一些困难。产生激光束扫描测量LTS的方向和位置，以解决射线能见度的问题， 产生的运动方向，位置和最佳距离 LGMR满足精度要求，以提高效率等。3.1特征提取CAD模型包对检验LGMF测量系统最具挑战性的任务是特征提取。一个自由曲面 含表面几何信息-4 -济南大学毕业设计外文资料翻译-# -济南大学毕业

11、设计外文资料翻译-# -济南大学毕业设计外文资料翻译-# -济南大学毕业设计外文资料翻译(3)在UI和U和V,以及用友和VF的初始值u和v分别为最终值。相应的归场表示为-# -济南大学毕业设计外文资料翻译-# -济南大学毕业设计外文资料翻译-# -济南大学毕业设计外文资料翻译图3球坐标系统一表面的方向（用UO, V0的）可以表示为一个向量，如图所示三所示。在球坐 标系统，可以完全正常向量来描述三个变量 001 f和y的对于一个标准化法向量，只 有f和y是必要的，因为它的大小为单位。F和丫可以找到如下： n iti '正常向量n（U0的，v0）的单位球面相交。矢量可以正常交替代表本机上的

12、球面 的交点。每个面上的点是表面的法向量交汇的结果，是指表面的概念映射到一个单位 球面上的正常传输，这样它的平行从该中心发射单位球， 在球面上的单位。对如此产 生的单位球表面区域已经被定义为高斯地图。通过高斯图上可以代表原始表面尽可能少的特点元素使用，即每对自由曲面点代而它是在关提取自由曲面生成节点的数表一个能，特征点的数量是基于表面局部曲率和特征点是薄是平面面积， 键的表面面积相对厚度。它可以极大地提高了测量效率。据文件和数据文件的功能元素。节点数据文件包括各功能元素笛卡尔坐标数据文件， 而该元素包含的功能元素的正常的方向和中心坐标。 作为特征元素映射根据他们的正 常方向，曲率和空间区域，以

13、每次扫描功能的LTS的方向和位置可以接近测元素如下 图的基础：其中p - PxPyPz）是lts的位置坐标systemwith关于对检查的一部分自由曲面是LTS的X方向余弦坐标systemwith 对于表面坐标系；0 =（5。宀卩是LTS的Y方向余弦坐标系统相对于地面坐标系，一个A =（鬆吟舒 是LTS的Z轴方向余弦坐标系统相对于地面坐标系统。3.2检查路径测量为了促进测量系统的检查自动化水平， 已在路径测量中的利益快速增长。 路径测 量是设计上的扫描对象的几何信息的路径。 通过计划提前检查路径，测量激光束从三 烯排放可以被定向到正确的位置和方向的同时，相应的运动方向，位置和最佳距离计算LGM

14、是基于CAD导向模式。因此，LGMF检查更有效地检测任务，并能自动执行。 我们可以通过路径测量alsoprevent测量机器人和障碍物之间的关系。检查路径测量 是一个自动生成最佳测量路径上的某一部分CAD莫型的基础上，使整个表面可以用特征点和高精度测量数据的最少量扫描14-16。算法指定LGMF特征，如轮式运动和腿的运动。该功能从 CAM提取元素使用高 斯地图检验理论的零件模型，生成数据文件的功能元素和节点的数据文件。基于这些特征元素的三烯扫描方向和位置才能确定。为了确定方位的LGMRmoveme nt - tio n和位置或坐标系，边缘检测法线方向的变化和对自由曲面的特点的 基础上适用于寻找

15、方向和 LGMR位置。后LGMR运动方向和位置确定后，由优化 LGMR 检查距离，我们可以判断所有这些对自由曲面测量功能，那么三维坐标的一部分将由检验过程。检查前的路径是用于执行 CAM软件发送是利用simulatethe检查过程中， 使我们可以检测是否有可能不可见射线的情况下存在与否。321 运动方向和位置的确定 LGMR经过测量激光束扫描方向和位置是由公式决定的。对于每个元素，有必要确定的方向和测量机器人的运动位置或坐标系。如图4所示，有两个选择，一是调整的y坐标测量机器人与交叉边缘和 Z轴到其 表面正常，如果有一个优势框架轴。如果有一个以上的优势，选择最长的优势配合。 如果没有的优势，配

16、合表面的补丁是最长方向的 丫轴扫描。K方向的移-6 -济南大学毕业设计外文资料翻译-# -济南大学毕业设计外文资料翻译图4 XY的移动方向边缘检测在表面法线方向的变化为基础。正常的方向改变dN是如下:(6)(?)dW_皆Ny u,v)ii'u nd N、一 GN(检查路径是推动它使用由式链式法则。Nr % n 际 gL = N-rWr M = N ru N = N t Nm - Th =I N* 口八MI N” - Tv Nf E MLm N-# -济南大学毕业设计外文资料翻译从上面的推导，我们可以找到 UV和NV基于正常的方向变化，我们可以判断这 些特征点的边缘。如果没有优势，在现有

17、的表面修补，主成分分析的方法找到最长的 方向与该路径应保持一致。路径在于通过最长的方向和运动方向决定了同一平面上。 边缘方向或最长的方向记为c.不能简单地选择在路径的方向C,因为C可能没有垂直 方向的运动。边后方向或最长的方向是，我们可以通过式Xs的。(10)s_|xZ5|_ Zs xX$5 一 II厶 xXsIl(11)因此，测量机器人运动的方向和位置可以完全确定。322运动对于一个大的一部分LGMR勺最佳距离这是必要的扫描检查整个表面。最小移动距离成为衡量机器人，以减少测量时间 的一个重要问题。假设我们有 N立场。之间的距离位置i和j表示为dij。从家里的 扫描位置开始，移动每个位置正好一

18、次，以测量和然后去下一个。等等，等等，直到 它移动所有测量位置。在这次检查，测量机器人进入和离开这些位置一次。总移动距 离可以尽量减少选择正确的顺序连接所有这些特征点。最小化问题可以制定如下："力0池心如图5所示，要确保每个位置测量机器人叶子恰好一次，因为一且只有一个变量 在每个方程约束。 式（12）中的制约因素。 确保没有子路径等，然后测量机器人测 量机器人的动作是不允许从j移动到车身表面这是一个标准的混合整数线性测量问 题，它可以通过表面软件解决。图5激光测量汽车车身4,实验验证LGMF技术和评价的CAD -定向测量测量有效期为所提出的方法产生，LGMF系统设置在精密工程研究所，

19、河南理工大学，其中包括硅激光跟踪仪FAR係统，测量系统和机器人车体的一部分。首先，对冠心病的 LGMR旨导的检查程序产生。它首先将 各部分，计算机辅助设计导向模式当零件表面模型构造 ；测量点自动对每个指定的检 验尊重自由曲面的生成。在整个测量对象 LGMF运动轨迹，然后生成之间的碰撞与被测量对象LGMR避税的考虑。如果碰撞或射线隐形情况发生，检查路径测量算法将受 雇于LGMR图6显示了汽车车身CAD莫型。该程序扫描自由形态特征点是一个典型的应用开 发方法。首先是特征点定位在以往的理论基础；点是要在每个补丁中的点代表每一步 扫描。整个车身的测量相结合，六扫描部分，总测得的点数1,38,211 ,

20、扫描后的数据相结合并对齐，在车身的平均偏差为八一点五四八毫米。图7显示扫描结果的登记点的车身云， 与其他激光测量系统(如激光扫描，其扫 描精度大于100毫米)相比，LGM具有的高精确度。正如我们所设计的LGM在初期， 我们将继续进一步的研究工作，以改善未来技术。我们下一个目标是要进一步改善对 LGMR3描精度，并使该技术在工业用容易。图6汽车车身模型-9 -济南大学毕业设计外文资料翻译-# -济南大学毕业设计外文资料翻译图7点连接的汽车车身检查的LGMR寸间也已自动记录仪检查计划。与测量的手工化操作相比，这种测 量是更有效和准确度。衡量整个车身表面的时间只需3小时，而人工检测时间手术是 由熟练

21、的工人直觉和不浪费的时间和不一致的结果， 由于尝试和错误的做法进行了广 泛的金额大约是30小时因此，LTS的检查更有效地执行任务，并自动。然而，当表 面变得更加复合物，计算机辅助设计定向检测测量系统将在生成更准确和更有效的测 量测量更具优势。5结论 动和“激光束跟踪整流器跟踪''的基础上LGMR(1)我们已经开发出一个新的理论:''移动激光束代替传统的方法''整流器移(2)我们提出了一个产生最优检测测量系统的 CAD莫型LGM定向测量自由曲面 的系统算法。该方法的特征提取，射线的角度和路径测量产生运动方向，位置和最佳 距离为LGMRM成技术。此外，它会自动生成一个一致，有效的检查过程，可避免手 工操作，减少不必要的试验误差和不一致，由于不同职责范围，实验已经证明，检查 计划系统可以集成到LGMR和自动扫描生成的自动化程度和精度的限制下，过程以及 整个汽车车身测量自由曲面的时间只需 3小时节电80 -90 %的手动操作。(4)我们的下一个目标是要进一步改善对 LGMF扫描精度，并使该技术在工业用 容易。-10 -济南大学毕业设计外文资料翻译NW V）-丹（"讲 - £啦叭外呼比叩叩巾“1 * 1 1HF而而5頁而S而甌Hr. xM-# -