汽车零部件检测仪智能设计关键技术研究与系统开发
概括：
汽车零部件检测仪作为判断汽车零部件乃至整车质量的专用检测设备，在准确、快速检测汽车零部件的成型质量和尺寸精度，保证整车质量方面发挥着重要作用。随着汽车行业的快速发展和新车型开发周期的缩短，对汽车检具的需求将会增加。检具的特点是专用性强，检具的结构因被检零件而异。目前检具设计面临很多实际问题：如何快速确定检测工具的整体空间规划，如何合理、准确、稳定地定位复杂曲面的被检测部件，以及如何使检测工具零件的设计与检测产品的结构形状完全匹配等。解决这些关键技术问题，需要涉及多个理论学科，包括：计算几何、计算机图形学、动力学、优化理论等。因此，研究检具智能设计系统及其关键技术问题是一个重要的课题。具有理论意义和使用价值的研究课题。本文根据检具的组成和功能特点，以定位、检测、夹持三大关键功能为核心，建立检具智能设计系统的结构体系和总体设计流程，并进行围绕关键技术问题进行深入研究。介绍了相应的理论和算法，最终以CAD软件插件的形式实现了系统。本文具体研究的内容如下： 研究了检具设计中求解被检测工件模型的最小体积边界框的算法。最小体积包围盒不仅可以作为检具整体空间设计的参考，还可以用于空白体积的计算、相交算法以及零件位置姿态的确定. 它具有广泛的应用意义。研究了检具设计中求解被检测工件模型的最小体积边界框的算法。最小体积包围盒不仅可以作为检具整体空间设计的参考，还可以用于空白体积的计算、相交算法以及零件位置姿态的确定. 它具有广泛的应用意义。研究了检具设计中求解被检测工件模型的最小体积边界框的算法。最小体积包围盒不仅可以作为检具整体空间设计的参考，还可以用于空白体积的计算、相交算法以及零件位置姿态的确定. 它具有广泛的应用意义。
本文提出了一种最小体积包围盒算法——PCA迭代算法。该算法采用主成分分析(PCA)方法获取物体模型表面法向量的统计主成分，快速构造边界框的初始解，然后迭代求解高精度最小边界模型的盒子。与传统算法相比，该算法避免了解的盲目性，提高了算法的计算效率和实用性。研究了适合于检测工具的被检测工件定位方案的自动设计方法。作为检测工具，除了满足被测件定位准确、唯一性的要求外，还必须满足定位元件加工偏差的鲁棒性汽车检具，抗检测干扰的稳定性汽车检具，以及被测件重复取放的方便性。便于分离的三个要求。然而，传统的单一定位精度评价方法一般只考虑定位接触的位置和方向，而忽略了与定位稳定性相关的整体布局因素。本文建立了定位布局多目标优化模型，以定位精度指标和定位稳定性指标为两个目标，利用第二代非支配排序遗传算法（NSGA-II）对定位点布局进行优化，得到准确性。，稳定的定位方案。同时，该算法结合多属性决策理论，采用TOPSIS逼近理想解和信息熵加权的方法选择最佳Pareto解集，避免了定位和布局的盲目性。此外，该算法基于参数化曲面技术和 3-2-1 定位约束。它采用在被检工件模型表面移动定位点的方法，不断寻找定位布局方案，保证被检零件与检具的轻松分离。同时避免了传统算法离散化几何模型造成的精度损失。采用TOPSIS逼近理想解和信息熵加权的方法来选择最优的Pareto解集，避免定位和布局的盲目性。此外，该算法基于参数化曲面技术和 3-2-1 定位约束。它采用在被检工件模型表面移动定位点的方法，不断寻找定位布局方案，保证被检零件与检具的轻松分离。同时避免了传统算法离散化几何模型造成的精度损失。采用TOPSIS逼近理想解和信息熵加权的方法来选择最优的Pareto解集，避免定位和布局的盲目性。此外，该算法基于参数化曲面技术和 3-2-1 定位约束。它采用在被检工件模型表面移动定位点的方法，不断寻找定位布局方案，保证被检零件与检具的轻松分离。同时避免了传统算法离散化几何模型造成的精度损失。它采用在被检工件模型表面移动定位点的方法，不断寻找定位布局方案，保证被检零件与检具的轻松分离。同时避免了传统算法离散化几何模型造成的精度损失。它采用在被检工件模型表面移动定位点的方法，不断寻找定位布局方案，保证被检零件与检具的轻松分离。同时避免了传统算法离散化几何模型造成的精度损失。
研究了检测元件配合面产生的三维曲线偏移方法。为了与被检产品的表面结构和形状完全匹配，检测元件的设计往往是根据被检零件边缘面的趋势，通过零件边界曲线和直纹面进行线性插值。曲面延伸方向的三维偏移曲线。设计配合面。直纹面在工程设计中应用广泛（如注塑模具分型面设计）。但是，由于3D曲线偏移的复杂性，目前大部分商用CAD软件都没有提供有效的操作工具。本文提出了一种三维曲线近似偏移方法，该方法使用“ 本文分别对待曲线一阶不连续点的凸扩展和凹扩展偏移：1) 本文提出了一种新的正权重球面有理Bézier曲线生成算法，解决了当前球面有理数的问题Bézier曲线解常包含负权重，无法用CAD软件绘制，因此可以用球面有理Bézier曲线连接凸延伸中分裂的偏移曲线；2) /重叠偏移区域的修剪和平滑，解决了凹延伸中偏移曲线的断线或连续性差的问题。本文提出了一种新的正权重球面有理贝塞尔曲线生成算法，解决了目前球面有理贝塞尔曲线解往往含有负权重且无法用CAD软件绘制的问题，从而可以使用球面有理贝塞尔曲线来连接在凸延伸中分裂的偏移曲线；2) /重叠偏移区域的修剪和平滑，解决了凹延伸中偏移曲线的断线或连续性差的问题。本文提出了一种新的正权重球面有理贝塞尔曲线生成算法，解决了目前球面有理贝塞尔曲线解往往含有负权重且无法用CAD软件绘制的问题，从而可以使用球面有理贝塞尔曲线来连接在凸延伸中分裂的偏移曲线；2) /重叠偏移区域的修剪和平滑，解决了凹延伸中偏移曲线的断线或连续性差的问题。
该算法基于CAD软件的曲线标准——NURBS曲线实现，可广泛应用于各类CAD软件，具有很强的通用性和工程实际意义。研究了智能灵活的夹具标准件库系统检查方法。目前的标准零件库系统仅限于零件几何模型的访问功能，难以满足智能化设计发展的需要。本文重新定义了零件信息模型，增强了零件模型的可扩展性、多样性和智能化。并提出了一种带约束表达式的参数控制方法，结合支持数学函数和标准件参数变量的算术表达式求解算法，并实现了相应的参数选择界面自动化方法，可根据各类型零件参数的类型和数量。实现选择界面的自动布局，解决个性化界面的动态扩展问题，使系统界面更加友好，更易于操作。同时，通过脚本技术和知识融合，使零件具有自动装配、定位等智能行为。在此基础上，采用客户端/服务器结构，结合本地缓存技术、面向界面设计和COM技术、CAD插件技术等，构建了一个灵活的智能零件库系统，可以在异构CAD软件上传递值，数据库系统建立。，它集成了零件查询，知识化装配等功能，提高了零件库使用的智能化和网络化程度。在上述理论研究成果的基础上，本文以复杂检具数字化设计与制造结果转换项目为背景，实现了汽车零部件检具智能设计系统，并通过实例验证了该系统的可行性和有效性。
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