موقعیت دهی سطوح با فرم آزاد به کمک ناحیه بندی سطح و الگوریتم ژنتیک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

2 هیئت علمی دانشگاه بیرجند

چکیده

سطوح با فرم آزاد معمولاً با استفاده از روابط سطوح پارامتریک مانند بزیر، بی اسپیلاین و نربز توصیف می‌شوند. سیستم‌های طراحی به کمک کامپیوتر از نربز برای توصیف هندسه‌های پیچیده استفاده می‌کنند. سطوح با فرم آزاد که به عنوان سطوح پیچیده شناخته می شوند در صنایع مختلفی همچون کشتی‌سازی و قالب‌سازی کاربرد وسیعی دارند، از این رو بازرسی این سطوح از اهمیت بالایی برخوردار می‌باشد. با توجه به اینکه سطوح با فرم آزاد مورد اندازه‌گیری و مدل‌های طراحی در دو سیستم مختصات متفاوت هستند، پیدا کردن وجه تشابه این سطوح و قرار دادن آن‌ها در یک سیستم مختصات یکسان جهت مقایسه این سطوح امری ضروری می‌باشد که به این فرآیند موقعیت دهی می‌گویند. در این مقاله روشی بر مبنای ویژگی‌ها و انحناهای سطح برای موقعیت‌دهی و تطبیق‌پذیری اتوماتیک سطوح با فرم آزاد جهت بازرسی این سطوح توسط ماشین اندازه‌گیری مختصات معرفی گردیده است. در این روش سطح اندازه‌گیری با مدل طراحی در دو مرحله موقعیت‌دهی می‌گردند. در مرحله‌ی اول موقعیت‌دهی عمومی (تقریبی) که بر مبنای ارتباط و تشابه بین انحناهای سطوح با فرم آزاد و ناحیه‌بندی این سطوح به نواحی مقعر، محدب و زینی می‌باشد، صورت می‌گیرد. مرحله دوم موقعیت‌دهی ظریف (دقیق) می‌باشد که توسط الگوریتم ژنتیک انجام می‌شود و تشابه را به‌صورت نقطه‌به‌نقطه بررسی می‌کند. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد، دقت موقعیت‌دهی با استفاده از روش پیشنهادی برای قطعه آلومینیومی به ابعاد 50×50 میلی‌متر در حدود 0.02 میلی‌متر بوده است که این مقدار در مقایسه با مقدار به‌دست‌آمده توسط روش تکرار نزدیک‌ترین نقطه برای همان قطعه، 56 درصد کمتر می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Free-form surface localization using surface partitioning and genetic algorithm

نویسندگان [English]

  • Amir Afshari 1
  • Hossein Amirabadi 2
  • Javad Zahmati 1
1 Department of Mechanical Engineering, Birjand University, Birjand, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, Birjand University, Birjand, Iran
چکیده [English]

Free-form surfaces are usually described using the relationships of parametric surfaces such as Bezier, B-Spline and NURBS. The computer-aided design systems use NURBS to describe complex (complicated) geometries. Free-form surfaces known as complex (complicated) surfaces are widely used in a variety of industries such as ship-building and molding, inspection of these surfaces is therefore of high importance (very important). Considering that measured free-form surfaces and design models are located in two different coordinate systems, finding the similarity of free-form surfaces and placing them in an identical coordinates system is necessary to compare these surfaces, this process is called localization. This paper introduces a feature and curvature based method for the automatic localization and comparison of free-form surfaces for inspection with coordinate measuring machine (CMM). This method localizes the measurement surface to the design model through two steps. The first step is general localization which is accomplished based on the relation and similarity between curvatures of free-form surfaces and zoning these surfaces to concave, convex and saddle areas. The second step is fine localization based on genetic algorithm which considers correspondence in the form of point to point. The simulation results show that the localization accuracy of the proposed method for the 50 × 50 mm aluminum workpiece of was about 0.02 mm, which is 56 percent less than the value obtained from the iterative closest point method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Free-form surfaces
  • Localization
  • Surface Partitioning
  • Inspection