齿轮智能制造的云测量基础理论与关键技术研究

Gear is the core of machine and instrument in transmitting motion, load and precision indexing, its performance requirements are getting higher and higher, but the current gear measurement technology can’t meet requirements of the gear intelligent manufacturing era. Comply with development trend of gear making and precision measuring technology, the project aims at the gear evaluation and the application of measurement results in the "life cycle" of gear intelligent manufacturing and deeply studies the basic theory and key technology of gear cloud measurement based on cloud computing. The project systematically studies the multidimensional measurement data correlation mechanism and precision intelligent assessment method based on cloud data, the effect mechanism of gear dynamic precision and the dynamic characteristics of gears, and the dynamic adaptive methods based on cloud service measurement data chains. In addition, the gear measurement data industry barriers’ solution is given and the methods of dynamic reconfiguration of cloud instrument and the technique of multidimensional visualization are optimized by graphic modeling. According to this project, the theory and technology of cloud measurement are supported for gear industry based on the big data in gear manufacturing and it will provide comprehensive measurement services for the design, processing, measurement and services of gear intelligent manufacturing, and finally achieves comprehensive improvement to the overall level of gear intelligent manufacturing in China.

齿轮是机器和仪表传递运动、负荷和精密分度的核心零件，其性能要求越来越高，但当前齿轮测量技术已不能满足齿轮智能制造对测量的要求。顺应齿轮智造和精密测量技术的发展潮流，项目以齿轮智能制造中对齿轮“全生命周期”的齿轮评价及测量结果应用为目标，深入研究基于云计算的齿轮云测量基础理论与关键技术，系统研究基于云大数据的齿轮多维测量数据关联机理与精度智能评定方法、齿轮动态精度对齿轮动力学特性作用机理以及基于云服务的测量数据链的动态自适应智能耦合方法等关键科学问题，进一步研究齿轮测量数据行业壁垒解决方法和云测量模式中云仪器的动态重构方法与技术，通过图形建模优化齿轮多维多元测量结果的多维可视化结果表征。通过本项目的研究，面向齿轮智能制造提供一套大数据条件下齿轮行业云测量技术支撑理论和技术，为齿轮智能制造的设计、加工、检测和服役等环节提供全方位测量服务，最终达到全面提升我国齿轮智能制造整体水平的目的。

齿轮是机器和仪表传递运动、负荷和精密分度的核心零件，其性能要求也随社会发展越来越高。齿轮测量及其质量评价是齿轮智能制造过程中重要内容，基于现代云计算技术，研究高效的齿轮测量与质量评价云服务模式和方法，对于对齿轮“全生命周期”的齿轮评价及测量结果应用为齿轮智能制造的设计、加工、检测和服役等环节提供全方位测量服务，最终达到全面提升我国齿轮智能制造整体水平具有重要的研究价值和潜在的应用前景。基于此，本项目围绕齿轮测量云服务、测量数字化与数据交换、测量精度三维评价、制造质量与传动误差等内容，研究了齿轮测量与评价云服务系统模式及体系构建；深入研究了齿轮测量体系云端数字化与数据交换方法及体系构建；深入研究了齿轮测量方法与测量精度三维重建算法及其全面评价云服务方法与技术，采用图形建模和云终端技术优化测量结果的多维可视化结果表征；研究了齿轮云端数字化建模及其精密测量测量云服务技术；研究了齿轮制造质量对齿轮传动误差及传动动力学特性的影响。研究结果阐明了齿轮智能制造云测量方法及基于云技术技术开展云测量服务实践的模式、实现方案及其技术实现；获得了齿轮测量数据交换与服务共享的可扩展GXML数字化模型；基于云平台，建立了齿轮精度三维云质量评价算法云服务以及云端齿轮精度评价结果的三维表征云服务，更加全面明确齿轮整体质量问题；进一步明确了齿轮制造质量对齿轮传动误差及传动动力学特性的影响机制，为齿轮设计与制造环节提供技术优化依据，提升齿轮传动效率；建立了齿轮三维数字化模型，通过云服务，解决了测量对象的三维建模、精密测量与质量评价同步耦合问题。针对项目的研究内容开发了相应的云服务实验平台，并对研究内容进行实验和测试，可通过齿轮制造领域进行优化完善投入应用。研究成果丰富了面向齿轮智能制造行业云测量技术支撑理论知识和技术，为齿轮智能制造的“全生命周期”测量技术发展和服务水平的提升提供了重要理论与科学基础。