1 中航机载系统有限公司, 北京 100000
2 天津大学精密测试技术与仪器国家重点实验室, 天津 300000
平面度是工业零件生产中质量控制的重要检验指标,最广泛应用的三坐标测量机技术存在着采样点数量少、采集效率低的问题。提出一种基于条纹投影技术的非接触且结构简单的平面度测量系统,该设备向被测零件投射标准光栅条纹, 通过条纹图像的相位解算以及相位-深度标定过程, 实现对被测面的高效全场采样。通过最小二乘法计算理想的平面, 最后根据与该平面的偏差计算出平面度误差。实验结果表明, 提出的系统能够应用于一般工业零件的平面度测量, 并具有较小的测量误差和较高的重复性。
平面度误差 全场测量 条纹投影 最小二乘法 flatness error full-field measurement fringe projection least squares method
1 机械工业绿色设计与制造重点实验室, 安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学 机械工程学院, 安徽 合肥 230009
生产线上检测大型复杂工件平面度误差时, 存在检测面积较大、数据量较多的问题, 为了提高检测效率及精度, 采用优化算法提高其平面度误差评定速度。提出将差分进化(DE)算法应用在其平面度误差的评定中, 并提出将粒子群(PSO)算法的优化方法融入差分进化算法的框架, 改进变异操作以提高标准DE算法的收敛速度。介绍了大型工件平面度误差评定采用最小区域法的数学模型, 阐述了改进的DE算法的原理和实现步骤, 最后以叉车外壁板为例, 通过对外壁板平面度误差的评定以验证算法的收敛速度与精度。结果表明, 改进的DE算法在大型工件平面度误差评定中收敛结果稳定, 误差接近于0; 精度较遗传算法提高36.83%; 收敛速度较遗传算法提高58.33%, 较标准的DE算法提高28.57%。可以很好地应用在大型工件平面度误差检测中, 提高检测效率。
大型复杂工件 平面度误差 改进差分进化算法 误差评定 large and complex work-piece flatness error improving Differential Evolution(DE) algorithm error evaluation 光学 精密工程
2019, 27(12): 2659
成都理工大学 核技术与自动化工程学院, 四川 成都 610059
随着智能制造系统的迅猛发展, 应用元启发模式计算方法快速、准确地求解平面度误差值凸显出重大现实意义。为进一步提高平面度误差计算精度, 研究了一种基于浮点数编码的改进遗传算法, 在原有遗传算法的交叉变异基础之上, 引入模拟退火思想, 建立最小包容区域法的数学模型, 通过计算机仿真获得了最佳适应度收敛曲线和平均适应度收敛曲线, 优化结果表明相比传统遗传算法, 平面度误差计算精度提高了33.67%。本算法采用浮点数编码、三段式交叉、转轮式选择和最优保存策略, 借助模拟退火算法的局部搜索优势, 提升了算法的整体性能, 且更便于计算机编程, 可进一步推广应用到智能测量仪器的其他高精度形位尺寸计算问题领域。
遗传算法 退火算法 最小包容区域 平面度误差评定 genetic algorithm annealing algorithm minimum zone flatness error evaluation
1 河南科技大学 机电工程学院, 河南 洛阳 471003
2 洛阳轴研科技股份有限公司, 河南 洛阳 471003
为了快速准确地评定机械零件的平面度误差, 提出了基于几何搜索逼近的平面度误差最小区域评定算法。阐述了利用几何优化搜索算法求解平面度误差的过程和步骤, 给出了数学计算公式。首先选择被测平面的3个边缘点为参考点构造辅助点、参考平面和辅助平面, 然后以参考平面和辅助平面为假定理想平面, 计算测量点至这些理想平面的距离极差; 通过比较判断及改变参考点, 构造新的辅助点、参考平面和辅助平面, 最终实现平面度误差的最小区域评定。用提出的方法对一组测量数据进行了处理。结果表明, 在终止搜索的条件为0.000 01 mm时, 几何搜索逼近评定算法的结果分别比凸包法、计算几何法、最小二乘法、遗传算法和进化策略计算的结果减小了17.1、7.3、18.03、6.13和0.3 μm。得到的数据显示该算法不仅能准确地得到最小区域解, 而且计算结果有良好的稳定性, 适合在平面度误差测量仪器和三坐标测量机上使用。
平面度误差 误差评定 几何搜索逼近 最小区域 flatness error error evaluation geometry searching approximation minimum zone
重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400030
为了准确快速评定平面度误差，提出将改进人工蜂群(MABC)算法用于平面度误差最小区域的评定。介绍了评定平面度误差的最小包容区域法及判别准则，并给出符合最小区域条件的平面度误差评定数学模型。叙述了MABC算法，该算法在基本人工蜂群算法(ABC)模型的基础上引入两个牵引蜂和禁忌搜索策略。阐述了算法的实现步骤，通过分析选用两个经典测试函数验证了MABC算法的有效性。最后，应用MABC算法对平面度误差进行评定，其计算结果符合最小条件。对一组测量数据的评定显示，MABC算法经过0.436 s可找到最优平面，比ABC算法节省0.411 s，其计算结果比最小二乘法和遗传算法的评定结果分别小18.03 μm和6.13 μm。对由三坐标机测得的5组实例同样显示，MABC算法的计算精度比遗传算法和粒子群算法更有优势，最大相差0.9 μm。实验结果表明， MABC算法在优化效率、求解质量和稳定性上优于ABC算法，计算精度优于最小二乘法、遗传算法和粒子群算法，适用于形位误差测量仪器及三坐标测量机。
平面度误差 人工蜂群算法 最小区域评定 误差评定 flatness error Artificial Bee Colony(ABC) algorithm minimum zone evaluation error evaluation
1 武汉大学,电子信息学院,湖北,武汉,430079
2 浙江省质量技术监督检测研究院,浙江,杭州,310013
为了探究定向棱镜谐振腔激光模式分布情况,通过连续利用反射系统的光线矢量的反射定律,推导出具有二面角误差的角锥棱镜相位模型,首次创新性地建立了定向棱镜腔的光场数学模型,并运用FOX-LI的理论,研制了一套求解各种腔形的稳态模的场分布软件.用这套软件模拟出了定向棱镜谐振腔自再现模的分布.同时,针对免调试固体激光器(定向棱镜腔)进行实验,将模拟所得结果与实际激光器的输出近场、远场光斑,以及与光束质量分析仪检测分析结果进行了对比,取得了较好的效果.
激光模式 角锥棱镜 数值计算 角度误差 面形误差 Laser mode Cube-comer prism Numerical computation Dihedral angle offset Flatness error
1 武汉大学电子信息学院, 武汉 430079
2 武汉大学测绘科学与技术学院, 武汉 430079
角锥棱镜具有空间反射特性,广泛用作激光测距的合作目标,不同的使用情况有不同的精度要求,对用于远距离测距的角锥棱镜其远场衍射特性将直接影响测距效果。通过对角锥棱镜角度误差和面形误差的分析,建立了具有角度误差和面形误差的角锥棱镜的出射波面的波差分布,并按照光波的衍射原理计算具有误差的角锥棱镜的远场衍射图。通过衍射图可以看出出射光束的发散程度随着角度误差的增加而增加,直至完全分离成六束光束。同时,面形误差的增加将导致衍射图的急剧恶化,使出射光束的质量明显降低。角锥棱镜的衍射特性对角锥棱镜的设计和评价具有指导意义。
物理光学 角锥棱镜 角度误差 面形误差 波差
