基于激光测距原理的锻造与焊接过程关键参数测量
发布时间：2021-01-25 18:48
在锻造与搅拌摩擦焊接过程中对工件的尺寸、位置等关键参数的测量是十分重要的,它能够起到指导加工和及时修正加工误差并提高加工质量的作用。本文针对锻造与搅拌摩擦焊接工艺中锻件位姿和轴肩下压量的测量,利用激光测距仪获取传感器至被测工件表面的距离,进而通过一系列的数据算法求解所需关键参数。针对镦粗过程中墩粗杆与胚料接触面不同心的问题,提出了基于激光测距原理的同心度测量方法,利用激光测距仪获取某一横截面上所有测量点的距离值,由坐标变换方法将距离值变换为现象对应的坐标值,进而利用最小二乘拟合方法横截面圆周曲线,由于工件横截面为圆形,所以本文中在同心度测量中采用的拟合曲线方程是圆曲线方程,由圆曲线方程可求解出圆心坐标,圆心坐标代表了被测件在测量系统中的位置,最后由两被测件的坐标可获得两者的同心度;为减小测量噪声对测量精度的影响,提出了改进的卡尔曼滤波方法,为消除离散点的影响,提出了使用加权最小二乘拟合方法拟合离散点,降低了异常值在拟合过程中的权重,为进一步保证对异常值的处理效果,卡尔曼滤波算法中也添加了对异常值的处理功能;实验结果表明采用改进的卡尔曼滤波与加权最小二乘拟合方法得到的工件中心坐标值具有最...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锻造现场图
燕山大学工学硕士学位论文-16-具有最小值，由极值原理，参数对F求偏导，可得公式(2-14)：0FFFCDE===(2-14)对应的矩阵可表示为公式(2-15)：23211112321111221111()()1()NNNNkkkkkkkkkkkNNNNkkkkkkkkkkkNNNNkkkkkkkkxxyxxxyCxyyyDyyxExyxy============+=++(2-15)由公式(2-16)可得出圆心坐标，两个工件的圆心坐标分别为(x1c,y1c)、(x2c,y2c)，则工件的同心度由两个工件的圆心坐标按照公式(2-17)计算得到。/2/2ccxCyD==(2-16)cccccd=xx+yy221212()()(2-17)LaserrangefinderAOLLaserrangefinderBkdjdMountingbracketkPXYZTheplaneofrotation图2-4同心度测量原理图2-5函数F与参数C、D和E之间的关系
( )z x a cmlz y b cn= + (2-19) 式(2-18)为三维直线的点向式方程，(a, b, c)是直线上的一点，m、n 和 l 是方程系数，通过消去 y (x)可计算直线在 XOZ(YOZ)面的投影直线，利用最小二乘拟合时，由点到直线的距离确定目标函数： ( )( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )2 2 22 2 21, , , , ,Nkl y b n z c m z c l x a n x a m y bF a b c m n l=m n l + + =+ + (2-20) F(a, b, c, m, n ,l)取得最小值时可求得三维直线各系数的值。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同下压量下TC4/A6061异种合金FSW接头成形及显微硬度研究[J]. 邢艳双,汪认,刘雪松. 热加工工艺. 2018(13)
[2]搅拌摩擦焊中轴向压力变化分析[J]. 孙宏宇,周琦,朱军,王克鸿,江旭东. 热加工工艺. 2018(01)
[3]轴肩下压量对5083铝合金板搅拌摩擦焊接头性能的影响[J]. 殷铭,李强伟. 轻合金加工技术. 2017(10)
[4]大型锻件的锻造工艺研究进展[J]. 田峰,贾琛. 热加工工艺. 2015(05)
[5]空间直线拟合的整体最小二乘算法[J]. 姚宜斌,黄书华,孔建,何军泉. 武汉大学学报(信息科学版). 2014(05)
[6]基于卡尔曼滤波的风速序列短期预测方法[J]. 修春波,任晓,李艳晴,刘明凤. 电工技术学报. 2014(02)
[7]轴肩下压量对搅拌摩擦焊搭接接头力学性能的影响[J]. 邢丽,魏鹏,宋骁,柯黎明. 焊接学报. 2013(03)
[8]大锻件热态在线尺寸测量研究综述[J]. 聂绍珉,李树奎. 金属加工(热加工). 2008(11)
[9]热态锻件结构光三维测量技术[J]. 赵毅,王明辉,马品奎,宋家旺. 中国机械工程. 2006(S1)
[10]测量大型机件的精密测距仪[J]. 赵武,张涛,周肇飞,黄伟,尹伯彪. 四川大学学报(工程科学版). 2006(05)
博士论文
[1]大型环筒类锻件锻造中外径和内径测量研究[D]. 付献斌.燕山大学 2014
[2]基于CCD的长轴类高温大锻件三维尺寸测量的研究[D]. 李哲林.华南理工大学 2013
硕士论文
[1]相位式激光测距技术研究与实现[D]. 孔琪.四川师范大学 2018
[2]基于CCD激光三角法测距系统的设计与实现[D]. 宋宇健.西安工业大学 2018
[3]船用长轴类大锻件锻造工艺及成形质量控制研究[D]. 向可.华南理工大学 2012
本文编号：2999708
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锻造现场图
燕山大学工学硕士学位论文-16-具有最小值，由极值原理，参数对F求偏导，可得公式(2-14)：0FFFCDE===(2-14)对应的矩阵可表示为公式(2-15)：23211112321111221111()()1()NNNNkkkkkkkkkkkNNNNkkkkkkkkkkkNNNNkkkkkkkkxxyxxxyCxyyyDyyxExyxy============+=++(2-15)由公式(2-16)可得出圆心坐标，两个工件的圆心坐标分别为(x1c,y1c)、(x2c,y2c)，则工件的同心度由两个工件的圆心坐标按照公式(2-17)计算得到。/2/2ccxCyD==(2-16)cccccd=xx+yy221212()()(2-17)LaserrangefinderAOLLaserrangefinderBkdjdMountingbracketkPXYZTheplaneofrotation图2-4同心度测量原理图2-5函数F与参数C、D和E之间的关系
( )z x a cmlz y b cn= + (2-19) 式(2-18)为三维直线的点向式方程，(a, b, c)是直线上的一点，m、n 和 l 是方程系数，通过消去 y (x)可计算直线在 XOZ(YOZ)面的投影直线，利用最小二乘拟合时，由点到直线的距离确定目标函数： ( )( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )2 2 22 2 21, , , , ,Nkl y b n z c m z c l x a n x a m y bF a b c m n l=m n l + + =+ + (2-20) F(a, b, c, m, n ,l)取得最小值时可求得三维直线各系数的值。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同下压量下TC4/A6061异种合金FSW接头成形及显微硬度研究[J]. 邢艳双,汪认,刘雪松. 热加工工艺. 2018(13)
[2]搅拌摩擦焊中轴向压力变化分析[J]. 孙宏宇,周琦,朱军,王克鸿,江旭东. 热加工工艺. 2018(01)
[3]轴肩下压量对5083铝合金板搅拌摩擦焊接头性能的影响[J]. 殷铭,李强伟. 轻合金加工技术. 2017(10)
[4]大型锻件的锻造工艺研究进展[J]. 田峰,贾琛. 热加工工艺. 2015(05)
[5]空间直线拟合的整体最小二乘算法[J]. 姚宜斌,黄书华,孔建,何军泉. 武汉大学学报(信息科学版). 2014(05)
[6]基于卡尔曼滤波的风速序列短期预测方法[J]. 修春波,任晓,李艳晴,刘明凤. 电工技术学报. 2014(02)
[7]轴肩下压量对搅拌摩擦焊搭接接头力学性能的影响[J]. 邢丽,魏鹏,宋骁,柯黎明. 焊接学报. 2013(03)
[8]大锻件热态在线尺寸测量研究综述[J]. 聂绍珉,李树奎. 金属加工(热加工). 2008(11)
[9]热态锻件结构光三维测量技术[J]. 赵毅,王明辉,马品奎,宋家旺. 中国机械工程. 2006(S1)
[10]测量大型机件的精密测距仪[J]. 赵武,张涛,周肇飞,黄伟,尹伯彪. 四川大学学报(工程科学版). 2006(05)
博士论文
[1]大型环筒类锻件锻造中外径和内径测量研究[D]. 付献斌.燕山大学 2014
[2]基于CCD的长轴类高温大锻件三维尺寸测量的研究[D]. 李哲林.华南理工大学 2013
硕士论文
[1]相位式激光测距技术研究与实现[D]. 孔琪.四川师范大学 2018
[2]基于CCD激光三角法测距系统的设计与实现[D]. 宋宇健.西安工业大学 2018
[3]船用长轴类大锻件锻造工艺及成形质量控制研究[D]. 向可.华南理工大学 2012
本文编号：2999708
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