专利名称：一种面向精密装配的基于熵理论的平面形状误差评定方法
技术领域：
本发明涉及一种面向精密机械系统装配的平面形状误差熵理论评定方法，属于制造质量预测与控制领域。
背景技术：
形状误差评定是确定加工零件是否符合公差要求的基础。目前，最常用的传统形状误差评定方法是最小区域法。最小区域法是指使用两个理想特征包络实际特征，通过调整两个理想特征的方向使二者之间的距离最小。目前，采用最小区域法评定形状误差可以粗略分为以下几类线性规划法、基于计算几何的算法和基于特征点的方法。上述方法的目标是获得真实特征的形状误差值以便判断零件是否符合公差要求。
然而，在精密机械系统中，虽然以形状误差的传统评定方法得到的误差值相同，但不同的形状误差分布将导致配合表面之间不同的接触状态。从而由于形状误差的传递与累积，导致不同的装配误差。此外，形状误差分布导致的非均匀接触通常引起零件产生非均匀应力场，随着时间、温度和力学环境的变化，非均匀应力场的能量将释放，使装配精度发生变化。研究表明，对于精度要求较低的机械系统来说，形状误差对装配精度的影响问题并不显著，但对于精密机械系统而言，形状误差将对装配精度产生重大影响。传统的形状误差评定方法无法揭示形状误差分布对装配精度的影响关系。
为了揭示形状误差分布对装配精度的影响关系，本发明提出一种面向精密机械系统装配的平面形状误差熵评定方法。发明内容
有鉴于此，本发明为精密机械系统装配提供了一种平面形状误差评定方法，根据本方法对几个具有相同平面度误差而表面形状误差分布均匀性不同的平面进行评定，可以区分出各个平面与同一个理想平面装配时装配精度及其稳定性的优劣，即可以对平面的可装配性进行评定。
为解决上述技术问题，本发明具体方法如下
步骤一、有曲表面总体高度分布均匀性初评价；
对待评定的有曲表面进行测量，测量点呈矩形阵列形式排列；将各测量点的高度值转化为评价坐标系内的z坐标值并进行归一化，得到归一化坐标值z’，采用式(f 3)计算有曲表面总体高度分布均匀性的正规化熵值其中，η为测量点总数；
高度分布均匀性熵估计值
权利要求
1.一种用于精密装配的平面形状误差评定方法，其特征在于，该方法包括步骤一、有曲表面总体高度分布均匀性初评价；对待评定的有曲表面进行测量，测量点呈矩形阵列形式排列；将各测量点的高度值转化为评价坐标系内的z坐标值并进行归一化，得到归一化坐标值z’，采用式(f 3)计算有曲表面总体高度分布均匀性的正规化熵值其中，η为测量点总数；高度分布均匀性熵估计值高度分布均匀性极大熵为
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤三和步骤四之间，该方法进一步包括分析接触凸域平缓程度的步骤，具体为①从有曲表面边界点和搜索到的所有凸点中找到有曲表面与理想平面接触时的接触凸点，三个接触凸点满足的条件是其组成的平面位于有曲平面上方且与有曲表面相切；②搜索三个接触凸点所在的三个凸域；凸域是以接触凸点为最高峰周围逐渐下降的一个区域；设三个凸域记为MpM2和M3，用Z'来表示第j个凸域内第i个测量占的归一化高度值，j = 1,2,3 ;采用式(10) (13)计算接触凸域平缓程度的正规化熵值F其中，Inj 为第j个凸域内测量点总数，凸域Mj平缓程度的熵估计值H
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三为将有曲表面划分为评价网格，评价网格的边长为测量点间距的3倍，每个评价网格包含9个测量点，评价网格的中心位置与其所包含的中心测量点的位置相同;第i行第j列评价网格中凸点分布频率的计算公式为=Pij = MijAi ;其中，Pij为评价网格i，j中凸点的分布频率，Mij为评价网格i，j中凸点的个数，m为有曲表面上的凸点总数；则式(7)变形为式 (7，)
全文摘要
本发明公开了一种面向精密装配的基于熵理论的平面形状误差评定方法，对零件表面进行测量，将各测量点高度值视为随机变量所有可能取值的概率。结合熵函数具有可以评价随机变量所有可能取值出现概率的均匀性的特点，利用熵函数对平面形状误差分布均匀性作总体初评价。如果评价结果显示该平面的形状误差对装配精度的影响不可忽略，需要进一步对平面进行凸点和接触凸域搜索，并分别评价凸点高度和位置分布均匀性以及接触凸域平缓程度，据此建立平面形状误差分布均匀性综合评价指标，以此评价面向精密装配的平面形状误差。本发明可以揭示平面形状误差分布均匀性与装配精度及其稳定性之间的关系，进而为提高装配精度和优化装配工艺提供指导。
文档编号G01B21/30GK103047959SQ20131001943
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月18日 优先权日2013年1月18日
发明者张之敬, 金鑫, 张婷玉, 叶鑫, 陈建峰 申请人:北京理工大学