基于非接触式检测的弧齿锥齿轮加工用模具磨损预测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109446470A(43)申请公布日2019.03.08(21)申请号201811367351.0(22)申请日2018.11.16(71)申请人厦门大学地址361005福建省厦门市思明南路422号(72)发明人姚斌马晓帆卢杰蔡志钦(74)专利代理机构厦门南强之路专利事务所(普通合伙)35200代理人马应森(51)Int.Cl.G06F17/10(2006.01)G06K9/62(2006.01)B21K1/30(2006.01)权利要求书4页说明书8页附图2页(54)发明名称基于非接触式检测的弧齿锥齿轮加工用模具磨损预测方法(57)摘要基于非接触式检测的弧齿锥齿轮加工用模具磨损预测方法，涉及弧齿锥齿轮加工。建立激光位移传感器在任意安装位姿下引入安装倾角误差的数学模型；修正激光位移传感器安装倾角，完成对弧齿锥齿轮检测项的标定实验，建立物面倾角误差补偿模型；用改进的支持向量机算法建立锻压模具磨损量与锻压件数的关系模型；用自迭代支持向量机算法预测弧齿锥齿轮加工用模具磨损程度。通过精密测量弧齿锥齿轮检测项，用自迭代支持向量机预测算法建立锻压模具磨损程度与锻压件数的关系，实现对弧齿锥齿轮加工用模具磨损的检测和预测。CN109446470ACN109446470A权利要求书1/4页1.基于非接触式检测的弧齿锥齿轮加工用模具磨损预测方法，其特征在于包括以下步骤：1)建立激光位移传感器在任意安装位姿下引入安装倾角误差的数学模型；2)修正激光位移传感器安装倾角，完成对弧齿锥齿轮检测项的标定实验，建立物面倾角误差补偿模型；3)用改进的支持向量机算法建立锻压模具磨损量与锻压件数的关系模型；4)用自迭代支持向量机算法预测弧齿锥齿轮加工用模具磨损程度。2.如权利要求1所述基于非接触式检测的弧齿锥齿轮加工用模具磨损预测方法，其特征在于在步骤1)中，所述激光位移传感器在任意安装位姿下测量，其测量结果中必将引入安装倾角误差，对激光位移传感器的安装位姿进行标定。3.如权利要求2所述基于非接触式检测的弧齿锥齿轮加工用模具磨损预测方法，其特征在于所述标定的过程为：将激光位移传感器安装在三坐标测量仪的Z轴上，将激光位移传感器的测量值从自身坐标系转换到基准坐标系下，建立以下三个坐标系：(1)测量机机床坐标系O-XYZ，该坐标系以机床Y轴光栅尺0位为原点，3个坐标轴的方向分别与测量机的3个导轨方向一致；(2)激光位移传感器测量坐标系os-xsyszs，该坐标系以激光位移传感器上测量值为0的点为原点，3个坐标轴的方向分别与XYZ轴方向一致；(3)机器坐标系oM-xMyMzM，该坐标系建立在测量机回0状态下，以激光位移传感器上测量值为0的点为原点，3个坐标轴的方向分别与X、Y、Z轴方向一致；激光位移传感器的测量值从os-xsyszs到oM-xMyMzM的坐标转换顺序为os-xsyszs→oM-xMyMzM，用齐次坐标表示为：T式(1)中，[xSySzS]为激光位移传感器在os-xsyszss坐标系中的测量值，激光束在osxsyszs中单位向量为(l,m,n)，长度为d，从激光位移传感器中直接读出；R1和T1分别为os-xsyszs相对于oM-xMyMzM的旋转矩阵与平移矩阵；T1为光栅值示值xM0,yM0,zM0：通过式(2)把激光位移传感器在os-xsyszs上的测量值转化到oM-xMyMzM中；设定标定面α的平面方程为：Ax+By+Cz+D＝0(3)(A,B,C)为平面α的法向量；假设激光与平面α的交点为P1，激光位移传感器的数值为d1，光栅读数为(xM1,yM1,zM1),则结合式(2)和式(3)得：2CN109446470A权利要求书2/4页A(xM1+ld1)+B(yM1+md1)+C(zM1+nd1)+D＝0(4)当激光位移传感器沿着-X方向移动Δx，其中Δx为光栅沿着X方向的光栅变化值；激光位移传感器与平面α的交点变为P2，激光的数值为d2,光栅读数为xM1-Δx,yM1,zM1,则：A(xM1+ld2-Δx)+B(yM1+md2)+C(zM1+nd2)+D＝0(5)将式(4)和(5)相减即得到：同理，分别沿着-Y方向移动Δy，沿着-Z方向移动Δz，得：其中，U＝Al+Bm+Cn为常数，化简后得：lΔdx/Δx+mΔdy/Δy+nΔdz/Δz＝0(8)令a1＝Δdx/Δx、b1＝Δdy/Δy、c1＝Δdz/Δz，则得：a1l+b1m+c1n＝0(9)又由于：l2+m2+n2＝1(10)则由式(8)～(10)，即获得激光位移传感器激光束单位方向向量(l,m,n)的值，对于标定过程中，PN为被测面的法向量，为已知值；假设任意安装角度下的入射光单位向量为EP＝(l,m,n)，则P点的倾