超大型曲面零部件加工精度評(píng)估方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】公開(kāi)了超大型曲面零部件加工精度評(píng)估方法和設(shè)備。所述方法包括步驟：進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理以獲得在零部件的曲面上相對(duì)均勻采樣的采樣數(shù)據(jù)集，根據(jù)測(cè)量坐標(biāo)系與理論曲面模型的理論坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系，對(duì)采樣數(shù)據(jù)集進(jìn)行初始定位，以獲得與曲面粗略匹配的初始迭代向量；利用采樣數(shù)據(jù)集及初始迭代向量求解非線性最優(yōu)化問(wèn)題，獲得使采樣數(shù)據(jù)與理論曲面模型相匹配的最優(yōu)的坐標(biāo)變換；以及基于采樣數(shù)據(jù)集及最優(yōu)的坐標(biāo)變換進(jìn)行誤差分析，評(píng)估超大型零部件的加工精度。本發(fā)明實(shí)施例能夠快速、高效、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)核電廠鋼制安全殼等超大型曲面零部件的加工精度評(píng)估。
【專利說(shuō)明】超大型曲面零部件加工精度評(píng)估方法和設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明示例性實(shí)施例總體上涉及超大型零部件加工精度評(píng)估,具體涉及針對(duì)超大型零部件的加工精度評(píng)估方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于一般的規(guī)模和形狀的曲面零部件加工精度評(píng)估問(wèn)題，已經(jīng)進(jìn)行了很多研究，然而對(duì)于超大型曲面零部件，仍沒(méi)有有效的方法來(lái)進(jìn)行加工精度評(píng)估。一種典型的超大型曲面零部件是核電廠鋼制安全殼(containment vessel, CV)的鋼板。CV作為核電廠(AP系列)特有的重要核二級(jí)設(shè)備，是非能動(dòng)安全系統(tǒng)中的重要設(shè)備，也是核島保護(hù)系統(tǒng)中的重要的保護(hù)邊界。安全殼內(nèi)包容著反應(yīng)堆、蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器等主工藝系統(tǒng)設(shè)備，其本身也是非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)的組成部分，在事故工況下能有效防止放射性物質(zhì)外泄。CV由多個(gè)弧形鋼板焊接而成，具有重量重、體積大等特點(diǎn)，一般可重達(dá)幾千噸，體積也可高達(dá)幾萬(wàn)立方米。
[0003]相比于通常規(guī)模和形狀的零部件加工精度或生產(chǎn)誤差評(píng)估針對(duì)的對(duì)象，CV鋼板等超大型曲面零部件的尺寸巨大，而且其曲面是一個(gè)橢球面，采集的數(shù)據(jù)相對(duì)于整個(gè)橢球面過(guò)于局部。此外，在數(shù)據(jù)點(diǎn)(或橢球面)經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換后利用最小二乘法進(jìn)行擬合時(shí)，目標(biāo)函數(shù)將變得非常復(fù)雜，是非線性的，而且對(duì)于初始值敏感。因此，傳統(tǒng)技術(shù)中采用的線性最優(yōu)化方法(例如線性最小二乘法)無(wú)法適用于類似于CV鋼板這種超大型曲面零部件加工精度評(píng)估。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明示例性實(shí)施例提供了超大型零部件加工精度評(píng)估方法和設(shè)備，能夠快速、高效、準(zhǔn)確地執(zhí)行超大型曲面零部件的加工精度評(píng)估，以利于對(duì)零部件的生產(chǎn)、拼裝等多個(gè)環(huán)節(jié)的控制或改良。
[0005]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，一種零部件加工精度評(píng)估方法，包括步驟:
[0006]進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理以獲得在零部件的曲面上相對(duì)均勻采樣的采樣數(shù)據(jù)集；
[0007]根據(jù)測(cè)量坐標(biāo)系與理論曲面模型的理論坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系，對(duì)采樣數(shù)據(jù)集進(jìn)行初始定位，以獲得與曲面粗略匹配的初始迭代向量；
[0008]利用采樣數(shù)據(jù)集及初始迭代向量求解非線性最優(yōu)化問(wèn)題，獲得使采樣數(shù)據(jù)與理論曲面模型相匹配的最優(yōu)的坐標(biāo)變換)；以及
[0009]基于采樣數(shù)據(jù)集及最優(yōu)的坐標(biāo)變換進(jìn)行誤差分析，評(píng)估零部件的加工精度。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理的步驟包括:根據(jù)規(guī)定的數(shù)據(jù)格式、采樣間距和采樣精度，處理來(lái)自零部件的采樣數(shù)據(jù)集。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，測(cè)量坐標(biāo)系和理論坐標(biāo)系采用三坐標(biāo)形式。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，在三維笛卡爾直角坐標(biāo)系中對(duì)采樣數(shù)據(jù)集進(jìn)行初始定位，初始迭代向量由旋轉(zhuǎn)量α、β、Y和平移量tx、ty、tz表示。[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，在對(duì)采樣數(shù)據(jù)集進(jìn)行初始定位的步驟之前，所述方法還包括:建立測(cè)量坐標(biāo)系與理論坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系，變換關(guān)系由下述變化矩陣T表示:
【權(quán)利要求】
1.一種零部件加工精度評(píng)估方法，包括步驟: 進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理以獲得在零部件的曲面上相對(duì)均勻采樣的采樣數(shù)據(jù)集； 根據(jù)測(cè)量坐標(biāo)系與理論曲面模型的理論坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系，對(duì)采樣數(shù)據(jù)集進(jìn)行初始定位，以獲得與曲面粗略匹配的初始迭代向量； 利用采樣數(shù)據(jù)集及初始迭代向量求解非線性最優(yōu)化問(wèn)題，獲得使采樣數(shù)據(jù)集與理論曲面模型相匹配的最優(yōu)的坐標(biāo)變換；以及 基于采樣數(shù)據(jù)集及最優(yōu)的坐標(biāo)變換進(jìn)行誤差分析，評(píng)估超大型零部件的加工精度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理的步驟包括:根據(jù)規(guī)定的數(shù)據(jù)格式、采樣間距和采樣精度，處理來(lái)自零部件的采樣數(shù)據(jù)集。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，測(cè)量坐標(biāo)系和理論坐標(biāo)系采用三坐標(biāo)形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，在三維笛卡爾直角坐標(biāo)系中對(duì)采樣數(shù)據(jù)集進(jìn)行初始定位，初始迭代向量由旋轉(zhuǎn)量α、β、Y和平移量tx、ty、tz表示。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，在對(duì)采樣數(shù)據(jù)集進(jìn)行初始定位的步驟之前，所述方法 還包括:建立測(cè)量坐標(biāo)系與理論坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系，變換關(guān)系由下述變化矩陣T表示:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，對(duì)采樣數(shù)據(jù)集進(jìn)行初始定位的步驟包括: 從采樣數(shù)據(jù)集中選取三個(gè)不共線的數(shù)據(jù)點(diǎn)，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)具有在測(cè)量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值； 通過(guò)幾何方法估算理論曲面模型中與選取的數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的三個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，每個(gè)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)具有在理論坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值；以及 利用以上坐標(biāo)值和坐標(biāo)變換矩陣T，對(duì)采樣數(shù)據(jù)集進(jìn)行初始定位，以獲得與曲面粗略匹配的初始迭代向量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，利用采樣數(shù)據(jù)集及初始迭代向量求解非線性最優(yōu)化問(wèn)題，獲得使采樣數(shù)據(jù)與理論曲面模型相匹配的最優(yōu)的坐標(biāo)變換的步驟包括: 以粗略匹配中得到的初始迭代向量為起點(diǎn)，在限定的搜索范圍內(nèi)進(jìn)行迭代運(yùn)算，直到收斂，得到最優(yōu)的坐標(biāo)變換。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，搜索范圍包括搜索空間各方向上旋轉(zhuǎn)角±5°內(nèi)的范圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，零部件包括核電廠鋼制安全殼的鋼板，曲面包括橢球面。
10.一種零部件加工精度評(píng)估設(shè)備，包括: 數(shù)據(jù)預(yù)處理裝置，進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理以獲得在零部件的曲面上相對(duì)均勻采樣的采樣數(shù)據(jù)集；初始定位裝置，根據(jù)測(cè)量坐標(biāo)系與理論曲面模型的理論坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系，對(duì)采樣數(shù)據(jù)集進(jìn)行初始定位，以獲得與曲面粗略匹配的初始迭代向量； 數(shù)據(jù)優(yōu)化裝置，利用采樣數(shù)據(jù)集和初始迭代向量求解非線性最優(yōu)化問(wèn)題，獲得使采樣數(shù)據(jù)與理論曲面模型相匹配的最優(yōu)的坐標(biāo)變換以及 誤差分析裝置，基于采樣數(shù)據(jù)集及最優(yōu)的坐標(biāo)變換進(jìn)行誤差分析，以評(píng)估零部件的加工精度。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK103617369SQ201310661645
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】丑強(qiáng), 任黨培, 張若興 申請(qǐng)人:國(guó)核（北京）科學(xué)技術(shù)研究院有限公司