روش جديد نمونه برداري از سطوح با فرم آزاد به وسيله ماشين اندازه گيري مختصات مجهز به پراب تماسي

New sampling method of free-form surfaces on coordinate measuring machine equipped with contact probe

سطوح با فرم آزاد، به شكل وسيعي در كاربردهاي مهندسي مورد استفاده قرار مي گيرند. اين سطوح، سطوحي پيچيده بدون تقارن محوري مي باشند به همين دليل بازرسي چنين سطوحي به وسيله ماشين هاي اندازه گيري مختصات مجهز به حسگر (پراب) تماسي، نيازمند استراتژي نمونه برداري مناسبي مي باشد. استراتژي نمونه برداري يكي از عوامل اصلي ايجاد خطا روي هندسه جايگزين مي باشد. در ماشين هاي اندازه گيري مختصات استراتژي نمونه برداري تعداد نقاط نمونه (اندازه نمونه) و موقعيت (نحوه توزيع) اين نقاط را روي سطح تعيين مي كند. بنابراين، نقاط نمونه بايد توسط استراتژي هاي متناسب با سطح و با در نظر گرفتن ويژگي هاي سطح، روي سطح توزيع شوند. اغلب استخراج چنين اطلاعاتي (تعداد و نحوه توزيع نقاط نمونه روي سطح) به دليل ماهيت پيچيده سطوح با فرم آزاد، با مشكلاتي روبرو مي باشد. در كار حاضر براي اولين بار يك استراتژي نمونه برداري تطبيق پذير با استفاده از الگوريتم بهينه ساز توده ذرات جهت نمونه برداري از سطوح با فرم آزاد، پيشنهاد شده است. استراتژي پيشنهادي با دو استراتژي رايج نمونه برداري از سطح، مقايسه و انحراف بين هندسه جايگزين و مدل CAD، استخراج شده است. نتايج شبيه سازي نشان مي دهد در روش پيشنهادي انحراف بين هندسه جايگزين و مدل CAD، دو تا سه برابر (بسته به تعداد نقاط نمونه) كمتر از روش هاي مرسوم مي باشد، بنابراين اثر بخشي بالاي روش پيشنهادي را نسبت به ساير روش ها، نشان مي دهد.

Free-form surfaces are widely used in engineering applications. These surfaces are complex and without rotational symmetry; and for this reason they are inspected using the coordinate measuring machines equipped with contact sensor which require a suitable sampling strategy. Sampling algorithms are one of the most important factors of error creation in the accuracy of substitute geometry. In coordinate measuring machines, the sampling strategy involves the estimation of the number of sample points (sample size) and identification of their positions (how they are distributed) on the surface. Thus sample points should be distributed on the surface using sampling strategies that are appropriate for the surface. Often it is difficult to establish such pieces of information (number and the way of distributing the points on the surface) owing to the complex nature of free-form surfaces. In the present work, for the first time a new adaptive sampling strategy by particle swarm optimization algorithm (PSO) for sampling from free-form surface is proposed. The proposed strategy was compared with two conventional strategies and the deviation between substitute geometry and CAD model is extracted. The simulation results showed that in the proposed method the deviation between substitute geometry and CAD model is less than conventional methods by 2 to 3 times (depending on the number of points). Therefore, the high efficiency of the proposed method over other methods is concluded.