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高精尖极端制造技术是制造业发展的必然趋势之一,超精密加工技术则是以不断提高加工精度为目标的工程科学与技术,是一种典型的极端制造技术。在“中国制造2025”大背景下,作为国家高新技术和战略性新兴产业的基础,超精密加工技术是衡量我国制造水平的重要标志之一。 零件的加工精度是体现超精密加工技术水平最重要的指标,它所包含的形位误差评定理论与算法是非常重要的一个技术方面。圆柱度作为最复杂的形状误差,其评定理论与算法还不成熟。因此,本文对圆柱度误差评定算法做出以下研究: (1)介绍圆柱度误差数字化检测与评定的研究背景和意义,列举目前常用的检测方法和评定算法,以及相应的研究现状,并阐述自己的研究工作。 (2)针对目前网格逐次逼近算法中大多把测点的最小二乘拟合直线作为初始基线,不能最大化的接近理想的最小区域圆柱轴线。本文结合圆柱度相关的评定算法,借鉴圆度、直线度等评定准则,从改善基线和网格交叉点处着手,结合遗传算法(GA,Genetic Algorithm)的进化思想,推导出一种的适用性更强的网格逐次逼近算法。 (3)结合圆柱相关几何理论与GA理论,提出一种高精度、高效率复合评定算法。分析圆柱度误差模型自身的限制条件,建立了优化参数的变系数搜索域,增强对不同精度检测要求的适应性;初始种群个体均匀化解空间,并结合新一代GA算子提升复合算法的稳定性。经多组数据计算和比较,证明了该算法的效能。 (4)参考计算几何原理,在二维外凸壳计算理论的基础上,推导二维内凸壳和三维内外凸壳的计算方法。分析了内外凸壳求解圆柱轮廓的可行性,提出适用于求解内轮廓测点的圆柱内凸壳算法,与三维外凸壳算法求解外轮廓相结合,得到圆柱测点的总轮廓图,同时给出相应的轮廓点序号和直观的轮廓点分布图。 (5)基于GA建立多种算法的评定模型,并编写算法程序进行圆柱度误差评定的可视化研究。包括以GA为基础的最优解迭代图,以精度为基础的点接触图等。