核主泵法兰密封型面机器人测量规划与数据处理
发布时间：2021-08-03 04:41
法兰密封型面是核主泵的关键承压承载边界,服役过程承受热/机械应力冲击、重水腐蚀等,易发生型面变形、表面剥落等失效情况。传统方法需人工携带接触式量具进入核辐射现场完成型面尺寸误差和表面缺陷检测,对人体有害且检测结果不稳定。针对该问题,本文围绕机器人三维光学测量系统搭建、无碰撞测量路径生成、测量数据处理算法、密封型面尺寸误差/表面缺陷计算等开展研究,主要内容包括:（1）研究机器人三维光学测量系统无碰撞测量路径生成方法。考虑现场检测需求搭建机器人光学测量平台,建立机器人手眼转换矩阵分步求解数学模型,提出基于点云-模型匹配的工件坐标系-机器人基坐标系转换矩阵计算方法;综合考虑扫描仪测量景深、测量范围、测量角度等现场测量的约束参数,提出机器人扫描测量位姿优化方法,完成机器人6个轴关节角度计算;提出自动测量和手动测量两种模式下的碰撞避免方案,实现法兰密封型面机器人无碰撞测量路径自动生成。（2）研究法兰密封型面点云数据处理、尺寸参数提取与缺陷深度计算方法。提出基于质心移动的点云法矢估计与实时显示算法,并采用工件坐标系-机器人基坐标系转换矩阵代替传统PCA算法提升点云匹配速度;通过机器人初始路径点确定...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
长时间服役后的法兰密封面
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文都相对较差，此外针对核主泵法兰密封面这种特定的检测对象，需境中对密封面近距离进行检测操作，存在一定的危险性；采用三坐4]对复杂型面零件表面逐点测量，该方式虽然测量精度高，但存在率慢、数据处理慢等问题，大大降低了检测效率，此外，由于三离线测量，一般需要将工件搬运至三坐标测量机上进行检测，涉及复、检测路径规划等，效率低下，而核主泵法兰密封型面属于核主泵拆卸搬运，因此不适用于三坐标测量机等离线测量方式。
(a) 汽车曲轴参数提取 (b) 获取点云中直线信息图 1-3 点云特征参数提取对于零件点云缺陷的计算问题，Huang 提出了一种基于高密度点云数据的三维曲面缺陷检测方法，首先将曲面划分为多个子区域，其次利用基于小波包熵和法向量的两个新的评价指标来表征多个子区域的特征，以确定子区域是否超出规范的限值，该方法适用于评估曲线整体的缺陷和变形程度[50]。Pham 基于局部表面进行特征识别，过滤不需要的缺陷信息，然后对每个缺陷区域使用其预定义规则来测量缺陷的尺寸、深度和方向，如图 1-4(a)所示，该方法适用于类平面[51]。Romina 提出 AGLR 方法处理曲面三维点云中的缺陷，该方法能在准确定位故障位置的同时对故障表面进行检测[52]。Xiong 提出了计算钢轨上表面、垂直面的缺陷检测算法，对每个点云剖面计算出其与标准钢轨模型剖面的偏差，并将偏差较大的点标记为候选缺陷点，用 k-means 将候选缺陷点合并到候选缺陷区域实现了钢轨表面自动缺陷检测[53]，如图 1-4(b)所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维形貌测量机器人的轨迹规划技术[J]. 刘丽,马国庆,高艺,范师杰. 中国激光. 2019(02)
[2]法兰密封面三维光学检测系统设计[J]. 郝庆军,王刚,李莉,蒋诚,胡著,李文龙. 机械与电子. 2018(05)
[3]核主泵制造的基础理论问题研究进展[J]. 雷明凯. 中国核电. 2018(01)
[4]基于方差最小化原理的三维匹配数学建模与误差分析[J]. 李文龙,谢核,尹周平,丁汉. 机械工程学报. 2017(16)
[5]Viewpoint Planning for Freeform Surface Inspection Using Plane Structured Light Scanners[J]. Qian Wu,Wei Zou,De Xu. International Journal of Automation and Computing. 2016(01)
[6]一种曲面特征保持的航空叶片点云精简方法[J]. 李启东,李文龙,周莉萍. 中国机械工程. 2014(16)
[7]双重密封法兰研制及其密封性能[J]. 张钦华,唐忠锋,傅远,谢雷东,黎忠. 核技术. 2013(10)
[8]ICP算法在双目结构光系统点云匹配中的应用[J]. 刘辉,王伯雄,任怀艺,李鹏程. 清华大学学报(自然科学版). 2012(07)
[9]基于Geomagic Studio软件的逆向工程设计[J]. 付伟,张海. 工具技术. 2007(11)
[10]基于激光扫描的移动机器人实时轨迹测量系统[J]. 宗光华,邓鲁华,王巍. 航空学报. 2007(04)
博士论文
[1]基于集成成像的三维场景采集、显示与重构技术研究[D]. 郭敏.吉林大学 2018
[2]基于激光扫描的三维点云数据处理技术研究[D]. 陈永辉.中国科学技术大学 2017
[3]复杂曲面零件数据拼合与精密加工技术研究[D]. 李文龙.华中科技大学 2010
[4]基于激光测量的自由曲面数字制造基础技术研究[D]. 李剑.浙江大学 2002
硕士论文
[1]点云法向估计与匹配技术的研究[D]. 陈赫.大连理工大学 2018
[2]工业自动化三维检测中点云数据处理关键技术研究[D]. 罗成.华中科技大学 2018
[3]面向3D打印的工业机器人+三维扫描应用技术研究[D]. 王瑞锋.大连理工大学 2018
[4]航空涡轮叶片机器人三维测量与数据处理[D]. 马千里.华中科技大学 2018
[5]铸造涡轮叶片线激光测量与数据处理方法[D]. 伍安.华中科技大学 2018
[6]汽车曲轴光学自动检测软件开发与应用[D]. 李豪.华中科技大学 2017
[7]面向工业机器人仿真应用的碰撞检测研究[D]. 张义德.浙江大学 2016
[8]面向工业应用的机器人手眼标定与物体定位[D]. 程玉立.浙江大学 2016
[9]机器人双目立体视觉测量的交互式规划与仿真技术研究[D]. 杨凯.南京航空航天大学 2015
[10]三维点云数据处理中的若干关键技术研究[D]. 雷玉珍.华中科技大学 2013
本文编号：3318953
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
长时间服役后的法兰密封面
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文都相对较差，此外针对核主泵法兰密封面这种特定的检测对象，需境中对密封面近距离进行检测操作，存在一定的危险性；采用三坐4]对复杂型面零件表面逐点测量，该方式虽然测量精度高，但存在率慢、数据处理慢等问题，大大降低了检测效率，此外，由于三离线测量，一般需要将工件搬运至三坐标测量机上进行检测，涉及复、检测路径规划等，效率低下，而核主泵法兰密封型面属于核主泵拆卸搬运，因此不适用于三坐标测量机等离线测量方式。
(a) 汽车曲轴参数提取 (b) 获取点云中直线信息图 1-3 点云特征参数提取对于零件点云缺陷的计算问题，Huang 提出了一种基于高密度点云数据的三维曲面缺陷检测方法，首先将曲面划分为多个子区域，其次利用基于小波包熵和法向量的两个新的评价指标来表征多个子区域的特征，以确定子区域是否超出规范的限值，该方法适用于评估曲线整体的缺陷和变形程度[50]。Pham 基于局部表面进行特征识别，过滤不需要的缺陷信息，然后对每个缺陷区域使用其预定义规则来测量缺陷的尺寸、深度和方向，如图 1-4(a)所示，该方法适用于类平面[51]。Romina 提出 AGLR 方法处理曲面三维点云中的缺陷，该方法能在准确定位故障位置的同时对故障表面进行检测[52]。Xiong 提出了计算钢轨上表面、垂直面的缺陷检测算法，对每个点云剖面计算出其与标准钢轨模型剖面的偏差，并将偏差较大的点标记为候选缺陷点，用 k-means 将候选缺陷点合并到候选缺陷区域实现了钢轨表面自动缺陷检测[53]，如图 1-4(b)所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维形貌测量机器人的轨迹规划技术[J]. 刘丽,马国庆,高艺,范师杰. 中国激光. 2019(02)
[2]法兰密封面三维光学检测系统设计[J]. 郝庆军,王刚,李莉,蒋诚,胡著,李文龙. 机械与电子. 2018(05)
[3]核主泵制造的基础理论问题研究进展[J]. 雷明凯. 中国核电. 2018(01)
[4]基于方差最小化原理的三维匹配数学建模与误差分析[J]. 李文龙,谢核,尹周平,丁汉. 机械工程学报. 2017(16)
[5]Viewpoint Planning for Freeform Surface Inspection Using Plane Structured Light Scanners[J]. Qian Wu,Wei Zou,De Xu. International Journal of Automation and Computing. 2016(01)
[6]一种曲面特征保持的航空叶片点云精简方法[J]. 李启东,李文龙,周莉萍. 中国机械工程. 2014(16)
[7]双重密封法兰研制及其密封性能[J]. 张钦华,唐忠锋,傅远,谢雷东,黎忠. 核技术. 2013(10)
[8]ICP算法在双目结构光系统点云匹配中的应用[J]. 刘辉,王伯雄,任怀艺,李鹏程. 清华大学学报(自然科学版). 2012(07)
[9]基于Geomagic Studio软件的逆向工程设计[J]. 付伟,张海. 工具技术. 2007(11)
[10]基于激光扫描的移动机器人实时轨迹测量系统[J]. 宗光华,邓鲁华,王巍. 航空学报. 2007(04)
博士论文
[1]基于集成成像的三维场景采集、显示与重构技术研究[D]. 郭敏.吉林大学 2018
[2]基于激光扫描的三维点云数据处理技术研究[D]. 陈永辉.中国科学技术大学 2017
[3]复杂曲面零件数据拼合与精密加工技术研究[D]. 李文龙.华中科技大学 2010
[4]基于激光测量的自由曲面数字制造基础技术研究[D]. 李剑.浙江大学 2002
硕士论文
[1]点云法向估计与匹配技术的研究[D]. 陈赫.大连理工大学 2018
[2]工业自动化三维检测中点云数据处理关键技术研究[D]. 罗成.华中科技大学 2018
[3]面向3D打印的工业机器人+三维扫描应用技术研究[D]. 王瑞锋.大连理工大学 2018
[4]航空涡轮叶片机器人三维测量与数据处理[D]. 马千里.华中科技大学 2018
[5]铸造涡轮叶片线激光测量与数据处理方法[D]. 伍安.华中科技大学 2018
[6]汽车曲轴光学自动检测软件开发与应用[D]. 李豪.华中科技大学 2017
[7]面向工业机器人仿真应用的碰撞检测研究[D]. 张义德.浙江大学 2016
[8]面向工业应用的机器人手眼标定与物体定位[D]. 程玉立.浙江大学 2016
[9]机器人双目立体视觉测量的交互式规划与仿真技术研究[D]. 杨凯.南京航空航天大学 2015
[10]三维点云数据处理中的若干关键技术研究[D]. 雷玉珍.华中科技大学 2013
本文编号：3318953
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