基于表皮模型(skin model)分析柔性件的几何形状误差文献综述

 2022-10-28 14:43:49

文献综述:

A. Bernard [1] 等人认为新一代的3D数字化技术能让我们获得更多关于物理环境的完整信息(工厂或机械系统)。 基于给定环境的一般概述,可以从该基本信息中提取一些存储库数据以构造数值模型。 接下来,可以进行一些补充性的扫描,这取决于数值模型的细节水平和最终的确定目标。 这种方法可以应用于重新设计或重建旧机构并且用于虚拟模拟。

A.Y.C. Nee [2] 等人回顾了在设计和制造中增强现实(AR)应用的研究和开发。它由七个主要部分组成。第一部分介绍了制造仿真应用和初始AR开发的背景。第二部分描述当前与AR相关的硬件和软件工具。第三部分讲了设计和制造活动的各种研究,如AR协作设计,机器人路径规划,工厂布局,维护,CNC模拟和使用AR工具和技术的装配。第四部分概述了AR中的技术挑战。 第5节讨论一些工业应用。第6节讨论AR系统中的人为因素和相互作用。第7节研究了一些未来的趋势和发展,随后在最后一节得出结论。

文章[3]定义了设计规范,生产和产品几何的计算测量范围。 拟合问题可以作为优化问题提出和解决; 它们涉及连续和组合优化。筛选问题可以在卷积问题下统一,其包括函数的卷积以及集合的卷积。本文介绍了计算计量学的研究现状和标准化成就,重点是其分类和综合。

如今,在整个产品开发过程中,产品几何变化的管理是公司竞争力的关键。在设计阶段,几何功能和公差由设计目的得到。此外,制造和测量阶段总是存在制造不精确性和测量不确定性。得益于“表皮模型”这一基本概念,可以建立一个覆盖整个产品生命周期的模型。相比之下,只有很少的研究研究集中在表皮模型表示和模拟。离散型表皮模型的表示和模拟是文章[4]的重点。通过马尔可夫链蒙特卡罗模拟技术和统计形状分析方法来表示、模拟和分析表皮模型。并且给出了一个十字形钣金零件的案例研究。

随着用于形状获取和检查的传感器的快速发展,基于点的离散形状建模被广泛地用于许多工程应用中,例如,逆向工程,质量控制等。几何处理的目的是从测量数据找到关于拓扑,几何形状和形态的信息。它是实现坐标测量中的多个传感器集成的关键问题。Zhao H[5]等人提出了一种用于多传感器坐标测量中的离散几何处理的新颖方法。这里涉及两个重要的问题:注册和分割。他们在这里提出一种新的修改的迭代最接近点(ICP)算法,以通过使用曲率信息来提高配准性能。形状识别和分割是离散几何处理的最关键的问题。首先基于两个表面描述符来识别局部表面类型和特征点:形状指数和弯曲度。开发了聚类方法以根据它们的表面类型对顶点进行分类,并且开发用于最终分割的连通区域生成方法。最后,提出了一个工业案例研究来说明整个方法,并演示所提出的工程应用方法的有效性。

目前,直刃型木工成型机广泛应用于生产过程中,该成形器的一个缺点是在切割过程中产生的噪声非常大。为了克服这个问题,WF Chen考虑刀具的厚度并且采用等距线、面的概念来开发一种新的木匠成形器。首先导出安装在刀具柄的凹槽中的刀片表面的几何形状。木匠成形器与工件的接触曲线被示出为连续的。为了建立一个有利于木工螺旋成形刀具的几何模型,本文提出了一种新的设计方法,其构造等距和等效的渐开线螺旋表面模型和相应的平面展开环面模型。由此获得的木工成形器被证明能够成功地降低切割过程的噪声水平。成型机的接触方式还具有更高的切割效率,更低的能耗和更长的刀具寿命。他们还提出了一个数值示例来说明所提出的建模方法。结果表明,提出的木工螺旋成形(CHS)切割模型是准确,高效和全面的。该模型非常精确,可用作设计、制造和装配坚固、可靠和安静的木制成型工具。

产品设计需要考虑几何模型和其所代表的形状偏差和公差。计算机辅助公差(CAT)系统已经被用于模拟公差对产品影响。 然而,形状偏差却不能被模拟。文章[7]研究表皮模型的概念,介绍了对公差表示和分析的新贡献。同时也阐释了CAT系统的应用和观点。

雷达组网系统首先要解决误差配准问题,用以准确地估计和消除系统偏差。实时质量控制RTQC算法是一种经典的配准算法,但是该算法提出时并没有考虑随机量测误差对配准性能的影响。现董云龙等人[8]对这一问题进行了分析,在其基础上构造了一种关于量测和系统偏差的线性模型。然后根据这一线性模型提出了一种改进的基于广义最小二乘的误差配准算法,并对算法的性能进行了比较和分析。

几何偏差对产品的功能有巨大影响,应该对其进行分析和适当控制。作为评估几何偏差的一种方法,公差分析是产品开发的重要组成部分。当前的计算机辅助公差系统提供用于公差分析的解决方案,但是在考虑形状偏差时具有局限性。表皮模型理论作为一个新的研究主题,包含了几何偏差,并发展成一种新的计算机辅助公差方法。在本文中,Zuowei Zhua[9]等人简要介绍了关于生成皮肤模型形状的相关工作及其在装配仿真和公差分析中的应用。为了克服其在使用SMS的容限分析中的缺点,还提出了一种利用改进了CAT系统的方法。所提出的方法可以进行位置和方向公差的分析,并通过案例研究,证明该方法是有效的。

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