引言

隨著科學技術和生產自動化的不斷發展，相關學者開始重視對先進制造技術的研究。精密加工技術是當前機械制造企業生產零件所采用的重要手段之一。機械制造企業采用精密加工技術能夠更新產品的質量、提高產量，進而增強企業的競爭能力。精密加工技術的目標是實現零件加工的高精度以及零件表面質量的最優化。當前的機械零件具有復雜性和多樣性，其從最初的單一模型逐漸發展為多模型，零件上的孔由原來的單一孔類型向多類型孔發展，這些變化會導致零件對相應的零件加工技術和精度的要求越來越高。企業生產某種類型的機器設備時，通常采用流水線生產方式完成對機器產品的加工和組裝。

一個機器設備由大量的零件組成，不同的零件會由不同的生產企業進行加工，再進行組裝形成最終的機器產品。各個零件的質量以及各零件之間的吻合匹配精度決定了最終合成的機器產品的性能高低。零件的形狀以及曲面精度，影響相應產品的質量、運行效率、安全性、使用周期等因素;零件的形位公差決定著零件之間的匹配精度。因此對各零件質量進行及時有效檢測，可確保組合產品的質量。隨著計算機仿真技術的不斷發展，采用計算機仿真技術模擬機械零件的加工過程，能夠大大降低企業的加工成本，提高零件加工精度和效率。

1、 高精密零件生產中的圖像擬合

采用計算機模擬零件的加工過程，需要先采集零件的特征數據。本文通過圖像處理技術定位零件的坐標，進而獲取零件的邊緣數據;基于零件的邊緣數據，采用相應的方法能夠獲取目標參數。本文對圓形零件的計算機模擬過程進行分析，通過最小二乘法擬合該圓，可以及時有效的獲取各圓孔的孔徑以及圓心坐標。詳細的過程為：

依據科學實驗的統計方法原理，需要從從一組實驗數據（xi，yi ）（i=1，2，…，p）中提取自變量x與因變量y 之間的函數關系y=G（x）。由于觀測的數據通常具有隨機性，因此要求y=G（x）不必通過全部點（xi，yi ），但是要求在給定點xi 上的誤差ζi=G（x）-yi （ i=1，2，…，p）需要依據相應的規范實現最小化。最小二乘法的原理為：如果存在一組數據（xi，yi ）（i=1，2，…，p），則需要在函數空間μ=span{μ0，μ1，…，μq}中搜索出一個函數y=Z*（x），使誤差平方和為：

2 、擬合誤差補償技術

通過運算獲取零件的相關擬合數據后，應對這些擬合數據進行位置誤差補償。零件的角度誤差以及徑向誤差影響著零件的位置誤差。各圓孔的位置誤差具有一定的關聯性，分析單個零件的相關參量是否小于該零件的容差，可以判斷該零件的質量是否合格。因此在一定的容差范圍內，可實現對圓孔零件的徑向誤差補償和角度誤差補償，獲取最佳分析位置，進而得到最優的數據。

通過角度誤差補償獲取最佳分析位置后，若中間孔的位置大于理論規范值且在容差范圍內，則采用該點的空間對其它均衡分布的孔進行徑向補償，且要求徑向補償后最大的位置度誤差為最小。詳細的過程為：

（1）搜索最大位置度的孔，獲取該孔的角向方向θ;（2）運算出補償的步長L，本文采用最大補償值除以10 作為原始步長，實際測量的中間孔直徑與理論標準的中間孔直徑的差值除以2 就是最大補償值;（3）將標準模板向角向方向θ 移動步長L，運算出移動后的位置度;（4）分析移動前后的最大位置度誤差，判斷移動后最大位置度誤差的絕對值是否變小，若變小則返回步驟（1）;否則回到原來的位置，并將步長縮小一半，返回步驟（3）;（5）若步長小于實際的目標精度Q，或最大位置度誤差的變化小于實際的目標精度P，則結束徑向補償。

徑向誤差補償的流程圖用圖1 描述，圖中的Q 和P 的值可按照實際要求的精度進行設置。

3 、實驗仿真結果分析

采用實驗對本文算法下的某8 孔圓形零件的計算機仿真圖像進行分析，可判斷本文算法的有效性。先采用實際的測量工具對該圓形零件進行10 次測量，未發現明顯的差異;再使用計算機對零件進行5 次模擬仿真測試，獲取的數據用表1 描述。再將該零件按任意角度進行旋轉，獲取的計算機仿真數據用表2 描述，相應的仿真效果圖用圖2 描述。

采用計算機技術和圖像處理技術對零件進行仿真的過程中，由于背景光具有隨機性和和多樣性，會導致攝像機的成像效果出現波動，使得最終獲取的仿真數據具有一定的差異性。因此本文算法下的仿真實驗數據會出現一定的波動誤差。分析表1 中的數據可得，實驗測試的圓形零件的孔徑的測量波動小于0.006 mm，位置度的波動小于0.02 mm，都在允許的誤差范圍內。通過表2 可得，圓形零件各孔的位置度波動小于0.25 mm在允許的誤差范圍內， 并且波動標準差是0.0062，幾乎趨近于零。因此說明，本文算法的仿真結果滿足相關技術指標的要求，具有一定的應用價值。

4 、結束語

本文提出一種用于機械零件加工模擬的計算仿真技術。通過圖像處理的方式，準確模擬加工后零件的尺寸特征，在仿真過程中，采用邊緣擬合配合誤差補償的方法，運用最小二乘法完成復雜元器件的擬合過程，為了保證精度的要求，運用擬合誤差補償技術，最大程度的完成機械零件高精度加工模擬。計算機仿真實驗證明，本文方法下的零件擬合，能夠滿足精度要求，取得了令人滿意的結果。

責任編輯：gt