看一看产品反求模型的精度评价

反求工程中，模型精度评价主要解决以下问题：(1)由反求工程中重建得到的模型和实物样件的误差到底有多大；(2)所建立的模型是否是可以接受。 1 精度评价及量化指标1）精度评价指标 精度反应反求模型和产品实物差距的大小，评价指标分为整体指标和局部指标、量化指标和非量化指标。整体指标指的是实物或模型整体性质，如整体几何尺寸、体积、面积和几何特点间的几何束缚关系，如孔、槽之间的尺寸和定位关系；局部指标指的是曲面片与实物对应曲面的偏离程度。量化指标指精度的数值大小，非量化指标主要用于曲面模型的评价，如表面的光顺性等，以人的感官评价为标准。 2）曲面品质分析方法 曲面品质分析方法主要是分析曲面光顺性，目前，商品化的CAD/CAM集成系统都具有曲面品质分析功能和多种分析方法，如高斯曲率(Guassian Curvature)、截面曲率(Section Curvature)、斜率(Slope)、双向曲率(Porcupine)、法向矢量(Normals)和反射线法(Reflect Curve)等。利用这些分析方法，通过着色渲染来视察曲面曲率变化，来评估曲面质量。3）精度量化指标 在反求工程的每一个环节，从产品原型制造、数据丈量、处理到模型重建，均会产生误差，从而导致相当数量的积累误差，图1表示反求建模的误差源。图1 反求模型的误差源

反求模型与实物样件的总误差即是各个环节的传递积累误差，其数学式为 e总=f(e原+e测+e处+e造)1般地定义各项误差的均方根作为精度误差，即精度量化指标，则有 e精=(e原2+e测22+e处2+e造2)½上式因各项误差的权重难肯定而按等权处理，但由于各项误差的大小难以肯定，精度的准确值也就不能肯定，在实际工程利用中，通常是用丈量点到曲面模型的距离作为模型是否是准确的1种判定指标。 由于在反求工程中，可以用1系列采样点来描述实物样件，因此，实物样件与模型曲面之间的误差，表现为采样点与模型曲面之间的误差。模型与实物的对比问题转换为计算点到曲面的距离，其精度指标可以采取以下几个距离指标表示：最大距离、平均距离和距离误差估计等。当采样参考点到模型曲面的距离指标的最大值不超过给定的阈值，则可认为重建模型是合格的。用距离作为判定指标实际上反应的是造型拟合误差，其数值小于实际的反求模型精度值。下面我们研究误差源，1方面分析各误差产生的缘由及对精度的影响，另外1方面提出控制误差的策略，以提高反求模型的精度。2 误差分析1）误差产生缘由及大小 ·原型误差：指原产品的制造误差，如果原型是使用过的，还存在磨损误差。原型误差1般较小，其大小1般在原设计的尺寸公差范围内，对使用过的产品可根据使用年限，考虑加上磨损量。另外实物的表面粗糙度会影响数据的丈量精度。 ·丈量误差：选择坐标丈量机(CMM)丈量时，丈量误差包括丈量机系统误差、丈量人员视觉和操作误差、产品的变形误差和测头半径补偿误差等：①系统误差：主要由标定误差、温度误差和探针曲折误差组成，目前使用的$CMM的丈量精度可以精确到几个µ。②丈量人员视觉和操作误差：主要是在手动丈量进程中，丈量探头的触点完全由操作者视觉定位，难以保证探头中心和被测点中心完全重合，其误差值通常在1个探头半径内。③变形误差：对在探头接触压力下会产生变形的产品，选择合适的丈量力房屋买卖合同在拆迁后有效吗，同时装夹和固定好被测产品。有条件时可选择非接触丈量，如激光、计算机断层技术等。④补偿误差：主要由接触式坐标丈量机的探头半径2维补偿造成，特别是进行空间曲面、曲线丈量时，用2维补偿方法就会带来补偿误差。 ·数据预处理误差：数据处理是指对丈量数据进行平滑及转换。数据转换又称数据坐标变换，主要用于多视数据的重定位，基准点的选择、基准点的丈量误差会导致数据的变换误差。另外数据预处理还会产生有效数字的舍入误差。 ·造型误差：主要是CAD造型软件的实体造型误差，曲线、曲面的拟合误差。上述误差中，除补偿误差外现在国家支持强拆吗，其他几种误差都可以在丈量进程中加以控制。而补偿误差，可以用3维补偿计算来消除。 2）测头半径的3维补偿方法 ·曲面片偏距补偿 丈量时对丈量点不进行补偿，完成曲面片的造型后，将曲面片整体偏距1个测头半径值。曲面片偏距补偿较简单，不需进行复杂的计算，适合于单1曲面构成的形状表面，不能进行轮廓边界的补偿。 ·测点补偿 图2 曲面网格点法矢计算

测点补偿又称测点计算补偿，根据测头中心轨迹曲面方程，用轨迹曲面S*在采样点Pij处的单位法矢量nij*(ui，vj)代替被测曲面S在对应点Pij处的法矢量nij(ui，vj)，可得测头半径补偿方式

为避免计算偏导数，法矢量nij*(ui，vj)可以这样肯定，对规则有序点列，分别计算点P周围的4个矢量u，v，r买安置房拆了有补偿吗，s，再计算矢量相互的叉积，u×s、u×r、v×s和v×r，见图2。这样法矢量np可近似等于4个矢量积的平均，即np=¼[(u×s)+(u×r)+(v×s)+(v×r)]·丈量实时补偿 方法是丈量时，探头在应测点P的1个小邻域内，分别搜集3个参考点，用3点组成的小平面的法矢近似作为P处的法矢，进行半径补偿，见图3。这类方法适用于复杂曲面的丈量手动和自动丈量，但大大增加了丈量工作量和丈量时间。 图3 3点丈量法

3 总结精度评价是反求工程研究的1项重要内容，反求产品性能达不到原设计要求，其中重建模型不能准确还原原型是主要缘由之1，目前仍无精度评价标准，对反求模型的精度评价主要依托1些能具体量化的指标，并通过终究产品的实际利用效果加以检验。在模型重建工作中，为提高模型精度，通过研究分析反求进程的误差源，尽量减少误差还是主要的技术手段。 (end)资讯分类行业动态帮助文档展会专题报道5金人物商家文章