[发明专利]一种基于单基准平面的轴孔零件垂直度快速评定方法在审

专利信息
申请号: 201910618866.1 申请日: 2019-07-10
公开(公告)号: CN110296677A 公开(公告)日: 2019-10-01
发明(设计)人: 罗民宏;黄美发;唐哲敏 申请(专利权)人: 桂林电子科技大学
主分类号: G01B21/22 分类号: G01B21/22;G06F17/16
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 541004 广西*** 国省代码: 广西;45
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摘要:
搜索关键词: 基准平面 测点 评定 分析 矩阵 更新 垂直度 关键点 列向量 求解 点集 寻优 计算机应用领域 合格性判断 测量数据 合格条件 精密计量 孔轴零件 判断基准 实时状态 数学模型 状态元素 行向量 预定位 量规 轴孔 虚拟
【权利要求书】:

1.一种基于单基准平面的轴孔零件垂直度快速评定方法,其特征在于,由以下步骤组成:

步骤1: 首先,获取被测轴线的测点,并用其组成测点集{pi};获取基准平面的测点,并用其组成基准测点集{pj};其中:

i=1, 2, 3, …, Ni为测点序号,N为被测轴线的测点总数;

pi={xi, yi, zi}是轴线拟合测点i的空间直角坐标,并且被测轴线接近坐标系的z轴;

j=1, 2, 3, …, Mi为测点序号,M为基准平面的测点总数;

pj={xj, yj, zj}是测点j的空间直角坐标,基准平面接近于坐标系的XOY平面;

是轴线拟合测点i的空间直角坐标,并且基准圆柱体的轴线接近坐标系的z轴,基准圆柱体的两个底面的中心平面接近坐标系的XOY平面;

然后,获得初始关键序号l1l2,将l1l2加入关键序号集{l};

l1pjzj值最大的点pl1的序号,l2pjzj值最小的点pl2的序号;

然后,设定边界位置UB

U=zl1zl1pl1的z坐标值;U为上边界位置,上边界即过点[0, 0, U]且平行于XOY平面的面;

B=zl2zl2pl2的z坐标值;B为下边界位置,下边界即过点[0, 0, B]且平行于XOY平面的面;

然后,获得边界中间位置averaver=(U+B)/2;

最后,根据{pj}建立特征行向量集{Aj};其中:

对所有zj>aver的点,其Aj =[-1, -yj, xj]; 对所有zj<aver的点,其Aj =[1, yj, -xj];Aj是一个特征行向量,所有的特征行向量Aj的集合为特征行向量集{ Aj };

步骤1结束后进行步骤2;

步骤2:根据{pj}建立基准状态元素集{uj}和{dj};

uj= U - zjuj为基准测点到上边界的距离;

dj =zj - Bdj为基准测点到下边界的距离;

步骤2结束后进行步骤3;

步骤3:根据关键序号集{l}建立分析矩阵A和分析列向量b,其中:

A=[…, ApT, …, AqT, …]T,是个L行4列的矩阵,L为关键序号集{l}中的元素个数,p,q为关键序号集{l}中的元素;

b=[…, bp, …, bq, …]T,是个L行的列向量;

步骤3结束后进行步骤4;

步骤4:对分析矩阵A及增广分析矩阵[A, b]进行秩分析;

计算分析矩阵A的秩rA=rank(A),增广分析矩阵[A, b] 的秩rAb=rank([A, b]),并比较rArAb,只有以下两种情况:

情况一:如果rA=rAb,那么,应当继续寻优,跳到步骤5;

情况二:如果rA< rAb,那么,初始化计算器r=1,并进行步骤4.1;

步骤4.1:令关键序号集{l}去掉第r个元素kr后得到{ks},根据{ks}建立缩小矩阵As和缩小列向量bs,其中:

As=[…, ApT, …, AqT, …]T,是个S行4列的矩阵,S为{ks}中的元素个数,p, q为{ks}中的元素;

b=[…, bp, …, bq, …]T,是个S行的列向量;

步骤4.2:求线性方程Asvs= bs的解vs=vs0,然后计算bj=Asvs;如果bj>bs,那么将缩小矩阵As和缩小列向量bs分别作为A矩阵及分析列向量b,将元素kj移出关键序号集{k},并跳到步骤5;如果bj<=bs,那么进行步骤4.3;

步骤4.3:判断r是否等于S,如果rS+1,则跳至步骤4.1;如果r=S+1,应当结束寻优,跳到步骤7;

步骤5:求测点的运动向量v0,即线性方程Av= b的一个解v=v0,其中,v=[v1, v2, v3]Tv0=[v0,1, v0,2, v0,3]T

步骤5结束后进行步骤6;

步骤6:以追及问题求新的关键点,对{pj}和{pi}进行更新;

首先,计算各基准测点与边界的相对速度{vj}:vj= Aj v0

然后,计算追及时间τj

τ’j= uj / vj|j=1, 2, …Nτ’j为上边界追上点pj的时间;

τ’’j= dj / vj |j=1, 2, …Nτ’’j为下边界追上点pj的时间;

τiτ’jτ’’j中的较小值;

然后,决策关键点:以追及时间τj中大于零的那部分中的最小值τmin对应的测点为关键点pl3,将该点对应的序号l2加入关键序号集{l};

然后,根据pj=τmin v’pj+τminv’’更新基准测点集{pj},v’=,v’’=[0, 0, v0,1];

然后,根据pi =τmin v’ pi +τminv’’更新被测轴线点集{pi},v’=,v’’=[0, 0, v0,1];

最后,根据U= U-τminb更新上边界位置U;根据B= B+τminb更新上边界位置B

步骤6结束后完成一次寻优,进行步骤2;

步骤7:此时基准平面的实效尺寸为U-B,如果U-B<t1,那么基准平面符合平面度要求;其中,t1为垂直度公差值;

步骤7结束,如果U-B<t1,则进行步骤8;

步骤8:首先,设定边界中心位置c

c=[ xc, yc, 0];c为边界在XOY平面的投影中心;xc, yc的初始值皆为0;

然后,进行预定位;

pi= pi- pmin,使点集在XOY平面的投影中心移到原点,其中:

pmin={xmin, ymin, 0};

xminxi中最大值与最小值之和的平均值;

yminyi中最大值与最小值之和的平均值;

最后,根据{pi}建立特征行向量集{Ai}和状态元素集{ti};,其中:

ti=,所有的状态元素ti的集合为状态元素集{ti};

Ai=([-xi, -yi, xi, yi])/ti,是一个特征行向量,所有的特征行向量Ai的集合为特征行向量集{Ai};

步骤8结束后进行步骤9;

步骤9:根据{pi}更新实时状态元素集{Ti};

Ti为测点在XOY平面上的投影到边界中心的距离;

步骤9结束后进行步骤10;

步骤10:将一个关键点的测点序号加入到关键序号集{k}中;

如果未进行过步骤7,那么,取实时状态元素集{Ti}的最大值Tmax对应的测点pk1为关键点,并将其测点序号k1加入到关键序号集{k}中;此时D=TmaxD为边界到中心的距离尺寸;

如果步骤7产生了一个关键点pk2,那么,关键点pk2将取代测点pk1,其测点序号k2加入到关键序号集{k}中;

步骤10结束后进行步骤11;

步骤11:根据关键序号集{k}建立分析矩阵A和分析列向量b,其中:

A=[…, ApT, …, AqT, …]T,是个K行4列的矩阵,K为关键序号集{k}中的元素个数,p,q为关键序号集{k}中的元素;

b=[…, bp, …, bq, …]T,是个K行的列向量;

步骤11结束后进行步骤12;

步骤12:对分析矩阵A及增广分析矩阵[A, b]进行秩分析;

计算分析矩阵A的秩rA=rank(A),增广分析矩阵[A, b] 的秩rAb=rank([A, b]),并比较rArAb,只有以下两种情况:

情况一:如果rA=rAb,那么,应当继续寻优,跳到步骤13;

情况二:如果rA< rAb,那么,初始化计算器r=1,进行步骤12.1;

步骤12.1:令关键序号集{k}去掉第r个元素kr后得到{ks},根据{ks}建立缩小矩阵As和缩小列向量bs,其中:

As=[…, ApT, …, AqT, …]T,是个S行4列的矩阵,S为{ks}中的元素个数,p, q为{ks}中的元素;

b=[…, bp, …, bq, …]T,是个S行的列向量;

步骤12.2:求线性方程Asvs= bs的解vs=vs0,然后计算bj=Asvs

如果bj>bs,那么将缩小矩阵As和缩小列向量bs分别作为A矩阵及分析列向量b,将元素kj移出关键序号集{k},并跳到步骤6;如果bj<=bs,那么进行步骤5.3;

步骤12.3:判断r是否等于S,如果rS+1,则跳至步骤4.1;如果r=S+1,应当结束寻优,跳到步骤15;

步骤13:求测点与边界的运动向量v0,即线性方程Av= b的一个解v=v0,其中,v=[v1, v2,v3, v4]T v0=[v0,1, v0,2, v0,3, v0,4]T

步骤13结束后进行步骤14;

步骤14:以追及问题求新的关键点,对{pi}进行更新;

首先,计算各测点与边界之间的相对速度{vi}:vi=Aiv0

然后,计算各测点的追及时间τiτi=(DTi)÷(bi vi) |i=1, 2, …N

然后,决策关键点:以追及时间τi中大于零的那部分中的最小值τmin对应的测点为关键点pk2

然后,根据pi= pi+τminvm更新测点集{pi},其中vm={v0,1, v0,2,0};

最后,根据c=c+τminvg更新投影中心c,其中vg={v0,3, v0,4,0};

步骤14结束后完成一次寻优,进行步骤9;

步骤15:此时被测轴线实效尺寸为D,如果D>t2,那么被测轴线符合垂直度要求,被测轴线合格;否则不合格;其中,t2为垂直度公差值。

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