热态大锻件尺度的在线测量技术研究

发布时间：2017-06-07 22:06

  本文关键词：热态大锻件尺度的在线测量技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 大锻件是重大基础装备的关键部件,是国家发展和国民经济建设的重要基础,全面提高大型锻件的制造能力和技术水平具有重大的社会意义和经济价值。大型锻件的外形尺寸和内在质量需要在锻造过程中通过在线测量加以保证。本文密切结合国家重大产业对高质量大锻件的迫切需求及其测量技术现状,在国家重点基础研究发展计划(973计划)的资助下,对大锻件尺寸测量的关键技术进行了比较全面的探索研究工作,以期为提高国内的大锻件的质量做贡献。本文的研究工作涉及以下几个方面: 1.采用激光扫描测距的方法实现锻件尺寸测量。该方法通过二自由度的并联机构带动激光测距传感器运动,获取锻件表面的点的距离信息以及两个驱动电机的转角信息。使用坐标变换得出这些点在固定坐标系下的坐标,再把这些点使用逆向工程软件得出三维外形,然后进行尺寸测量。 2.通过在测量机构上安装摄像头,实时掌握测量位置。建立被测量点和图像上点的对应关系,使用图像引导的方法标示出被测点位置;根据当前点与待到达点之间的转角差,实现电机带动测距传感器对指定点的测量。 3.使用边界搜索检测的方法,快速确定被测锻件的边界,提高扫描效率。根据扫描采集的点的信息,导入逆向工程软件生成锻件的三维外形,可以据生成的外形来测量尺寸和纠正锻压过程中产生的形状偏差。 4.分析了测量轴类锻件的理论模型。针对常见的轴类锻件,通过实验室实际测量,把测量所得的点运用数学模型,求解出其关键尺寸。对于规则形状的锻件把测量所得的点导入逆向工程软件,重构其三维外形,再测量其尺寸。 5.对造成测量误差的原因和影响程度进行了分析,提出了减小误差的对应方法。并通过实验室的试验验证激光测距法测量大锻件尺寸方法及误差控制措施的可靠性和精度。 本文的研究工作为激光测距法测量热态大锻件尺寸应用于锻压现场生产实际奠定了基础。
【关键词】：热态大锻件 尺度在线测量 激光扫描测距 图像引导 边缘检测 轴类锻件 圆拟合 误差分析
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TG316
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 引言11
• 1.2 课题研究背景11-13
• 1.3 大锻件测量的国内外研究现状13-19
• 1.3.1 大锻件测量的国外研究现状14-17
• 1.3.2 大锻件测量的国内研究现状17-19
• 1.4 大锻件在线尺度测量中的技术难题19-21
• 1.5 课题研究目标、研究内容和拟解决的关键问题21
• 1.5.1 研究目标21
• 1.5.2 研究内容21
• 1.5.3 拟解决的关键问题21
• 1.6 本文的主要工作及内容安排21-23
• 第二章 测量原理及测量系统的组成23-34
• 2.1 引言23
• 2.2 激光扫描测距法测量的原理23-24
• 2.3 测量系统总体布置方案24-25
• 2.4 测量系统的软硬件组成25-29
• 2.5 测量系统硬件的选型29-30
• 2.6 测量系统的软件编制30-33
• 2.6.1 测量系统软件实现31-32
• 2.6.2 软件界面设计32-33
• 2.7 本章小结33-34
• 第三章 图像引导在锻件测量中的应用34-49
• 3.1 引言34
• 3.2 图像引导34-35
• 3.3 测量系统的数学模型35-42
• 3.3.1 基于球面并联机构的坐标系建立35-40
• 3.3.2 测距仪偏转角与电机转角关系40-42
• 3.4 图像引导在测量中的应用42-46
• 3.4.1 被测量点在以摄像头为基准的坐标系下的坐标42-43
• 3.4.2 摄像头视界范围内的空间点与视频上点的对应关系43-45
• 3.4.3 任意确定被测量点的位置45-46
• 3.5 实验验证46-48
• 3.5.1 从视频上提取图像并添加标记46-47
• 3.5.2 电机带动激光测距传感器到达指定点47-48
• 3.6 本章小结48-49
• 第四章 边缘检测和锻件外形重构及测量实例49-62
• 4.1 引言49
• 4.2 边缘检测和边缘检测的方法49-51
• 4.2.1 梯度50
• 4.2.2 梯度法检测锻件边缘的实现50-51
• 4.3 使用逆向工程软件重构锻件三维外形51-56
• 4.3.1 软件的选取及其功能51-52
• 4.3.2 点云数据的导入和外形重构52-53
• 4.3.3 应用Geomagic 建模53-54
• 4.3.4 外形重构及测量实例54-56
• 4.4 常见规则形状锻件的测量56-61
• 4.4.1 轴类锻件的测量56-61
• 4.4.2 规则形状锻件的测量61
• 4.5 小结61-62
• 第五章 误差分析与控制62-71
• 5.1 引言62
• 5.2 误差来源与分类分析62-69
• 5.2.1 造成误差的原因分析63-64
• 5.2.2 测距传感器的偏转角度对误差的影响64-68
• 5.2.3 空气折射率对测量精度的影响68-69
• 5.3 误差控制69-70
• 5.4 小结70-71
• 第六章 全文总结与研究展望71-73
• 6.1 全文总结71-72
• 6.2 研究展望72-73
• 参考文献73-76
• 致谢76-77
• 攻读硕士学位期间已发表的论文77
• 攻读硕士期间参与的科研项目77

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 陈铮;黄桂平;冯欣;范亚兵;;三相机结构光摄影测量中人工标志同名像点自动匹配方法[J];测绘工程;2013年01期

2 熊国萍;唐坚刚;;求差分割与泛游程去噪提取光条中心模式[J];计算机工程与应用;2013年08期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

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2 颜辉;组合内窝孔玉米精密排种器优化设计新方法研究[D];吉林大学;2012年

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2 代杰;热态大锻件在线测量系统技术研究[D];上海交通大学;2011年

3 陈炎华;基于红外双目视觉的高温构件的尺寸测量[D];天津大学;2012年

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6 齐艳德;基于三级滤光的大型锻件红外测温技术的研究[D];燕山大学;2012年

7 范亚兵;三相机立体工业摄影测量系统中相机标定技术研究[D];解放军信息工程大学;2012年

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9 陈铮;基于摄影测量的大型高温锻件热态在位检测技术研究[D];解放军信息工程大学;2012年

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本文编号：430433