基于光栅投影的装配面几何尺寸检测方法研究
发布时间：2021-07-19 16:09
机械产品的装配过程中由于机械加工偏差和装配面对准偏差,造成装配面之间几何尺寸信息不匹配,直接影响机械装配效率的提高和安全装配的实现,因此研究一种非接触式的装配面几何尺寸的自动检测方法,对机械零件的装配具有重要的实际意义。光栅投影法是一种基于面型结构光的三维重建方法,本文将该方法扩展应用于装配面的几何尺寸测量中,提出了基于光栅投影的装配面几何尺寸检测方法。本文以固体火箭发动机装配面为研究对象,利用数字光栅投影仪与CCD相机搭建光栅投影三维测量平台,采集云纹图像,对装配面进行三维重建,从而完成装配面的几何尺寸检测。检测内容包括装配面高度、平整度和螺纹孔的孔径和孔间距。本文所做工作如下:在分析常用相位求解方法的基础上,通过对多种相移方法仿真结果的对比,采用精度较高的四步相移法实现装配面主值相位的求解。通过对光路和装配面主值相位分析,研究相移法实际测量过程中出现的相位缺失问题,采用装配面主值相位补偿法补偿缺失相位,从而准确重建装配面相位缺失区域。为了解决装配面主值相位精确展开问题,分析了枝切法、质量图导引法和多频外差法对于装配面主值相位的展开结果,采用多频外差法作为主值相位的展开算法,完成装配...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
零件表面云纹图
中北大学学位论文26图3-8相移法求得的主值相位Fig.3-8principalphaseobtainedbythephaseshiftmethod3.2主值相位的展开基于光栅投影的装配面三维测量技术中，待测零件的主值相位的计算通过反正切函数得到，相位分布在到之间，对主值相位精确展开为真实相位是准确重建待测装配面零件的重要研究内容，相位展开的结果直接影响装配面的三维重建效果，决定了装配面几何尺寸测量系统的精度。主值相位的分布如图3-9所示。0π-πYX图3-9主值相位的分布Fig.3-9Distributionofprincipalvaluephasesx,y可以表示为装配面主值相位，x,y可以表示为装配面真实相位，由式(3-9)可以将主值相位展开，得到真实相位值x,y：x,yx,y2nx,y*(3-9)
中北大学学位论文28质量，根据像素质量的高低，指导主值相位的展开。高质量的主值相位先展开，然后低质量的主值相位再展开，这种相位展开的方式可以把低质量的主值相位展开误差限制在一定的范围内，从而减少低质量主值相位展开误差的传递。利用质量图导引法展开装配面主值相位图，主要分为两个步骤:（1）生成质量图。生成质量图的好坏对于装配面主值相位的展开有直接决定作用。常用的生成质量图的方法有三种：相位导数质量图、伪相关质量图和最大相位梯度质量图[64]。本文通过相位导数方差获得装配面的质量图，通过计算相位导数方差表示装配面主值相位梯度的变化程度，相位导数方差越小，相位质量越好。装配面质量图计算公式如下所示：22,,__,,,2xyxymnmnxyxymnzk(3-11)式中，,xxy与,yxy表示以（m,n）为中心的水平和竖直相邻装配面主值相位的差分，,__,xnymmn与表示该区域内所有装配面主值相位差分的均值。,xxy与,yxy可由以下公式计算得到：,1,,xxyxyxy,,1,yxyxyxy(3-12)如下图3-11所示，通过对图3-5计算得到装配面质量图，可以发现，装配面相位质量图低质量区域主要集中在装配面零件边缘区域和投射阴影区域。图3-11相位质量图Fig.3-11Phasequalitydiagram
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于三次样条插值的相位展开拉线处理方法[J]. 王洁,李一悰,阳港,张娜,曹益平. 光学与光电技术. 2019(05)
[2]激光三角法高精度测量模型[J]. 孙兴伟,于欣玉,董祉序,杨赫然. 红外与激光工程. 2018(09)
[3]一种采用自适应LPA-ICI的最小二乘法相位展开[J]. 蔡青青,顾春霞,王玮. 计算机应用与软件. 2018(09)
[4]钢板外观质量检测系统设计[J]. 刘桢杞,金永. 光电工程. 2018(07)
[5]基于数据配准的零件精密装配最佳接触状态研究[J]. 张体广,张发平,阎艳,吴迪,王戈,郭少伟. 兵工学报. 2018(01)
[6]基于小波变换和数学形态学的孔径测量研究[J]. 唐瑞尹,王荃,何鸿鲲,胡连军. 应用光学. 2017(04)
[7]基于光栅投影法的3D扫描技术研究[J]. 刘李旭,戴鑫志,侯振宇,王宏强,李彦鹏. 电光与控制. 2017(06)
[8]一种非接触式的圆孔形零件尺寸检测[J]. 谢红,廖志杰,邢廷文. 电子设计工程. 2016(19)
[9]三坐标测量机在整体叶盘叶片型面检测中的应用[J]. 高继昆,闫峰,李季. 航空制造技术. 2015(22)
[10]基于四步相移光栅投影的三维形貌测量系统[J]. 尚忠义,李伟仙,董明利,段良君. 应用光学. 2015(04)
博士论文
[1]基于投影光栅的复杂面形三维测量方法研究[D]. 刘忠艳.东北农业大学 2018
[2]基于PMP的钢轨表面缺陷三维在线测量关键技术研究[D]. 李金龙.西南交通大学 2016
[3]光栅投影轮廓术关键技术研究[D]. 高大鹏.大连理工大学 2015
[4]基于数字光栅投影的结构光三维测量技术与系统研究[D]. 李中伟.华中科技大学 2009
[5]基于机器人视觉物体三维重构及尺寸测量技术研究[D]. 王芳荣.吉林大学 2007
[6]航空发动机叶片三维轮廓测量方法研究[D]. 王军.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2005
硕士论文
[1]基于光栅投影的钢板外观质量检测方法研究[D]. 刘桢杞.中北大学 2018
[2]立体零部件装配合格率三维检测与识别方法研究[D]. 王家豪.天津工业大学 2018
[3]基于PMP的车轮踏面三维测量系统的标定技术研究[D]. 秦楚越.西南交通大学 2017
[4]基于机器视觉的产品零件尺寸检测技术研究[D]. 张永波.燕山大学 2017
[5]条纹投影轮廓术中质量图引导的位相解包裹方法研究[D]. 梁曼.暨南大学 2016
[6]数字光栅投影测量关键技术研究[D]. 丁一飞.合肥工业大学 2016
[7]基于小波变换的相位测量轮廓术关键技术研究[D]. 饶勤菲.重庆理工大学 2016
[8]基于机器视觉的二维复杂轮廓加工对象在线检测系统研究[D]. 陈伯豪.广东工业大学 2014
[9]基于投影栅线法的柱状药表面粘接剂厚度检测方法研究[D]. 石兵华.中北大学 2014
[10]光栅投影三维形貌测量有关技术研究与系统设计[D]. 吕威.东北大学 2012
本文编号：3291004
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
零件表面云纹图
中北大学学位论文26图3-8相移法求得的主值相位Fig.3-8principalphaseobtainedbythephaseshiftmethod3.2主值相位的展开基于光栅投影的装配面三维测量技术中，待测零件的主值相位的计算通过反正切函数得到，相位分布在到之间，对主值相位精确展开为真实相位是准确重建待测装配面零件的重要研究内容，相位展开的结果直接影响装配面的三维重建效果，决定了装配面几何尺寸测量系统的精度。主值相位的分布如图3-9所示。0π-πYX图3-9主值相位的分布Fig.3-9Distributionofprincipalvaluephasesx,y可以表示为装配面主值相位，x,y可以表示为装配面真实相位，由式(3-9)可以将主值相位展开，得到真实相位值x,y：x,yx,y2nx,y*(3-9)
中北大学学位论文28质量，根据像素质量的高低，指导主值相位的展开。高质量的主值相位先展开，然后低质量的主值相位再展开，这种相位展开的方式可以把低质量的主值相位展开误差限制在一定的范围内，从而减少低质量主值相位展开误差的传递。利用质量图导引法展开装配面主值相位图，主要分为两个步骤:（1）生成质量图。生成质量图的好坏对于装配面主值相位的展开有直接决定作用。常用的生成质量图的方法有三种：相位导数质量图、伪相关质量图和最大相位梯度质量图[64]。本文通过相位导数方差获得装配面的质量图，通过计算相位导数方差表示装配面主值相位梯度的变化程度，相位导数方差越小，相位质量越好。装配面质量图计算公式如下所示：22,,__,,,2xyxymnmnxyxymnzk(3-11)式中，,xxy与,yxy表示以（m,n）为中心的水平和竖直相邻装配面主值相位的差分，,__,xnymmn与表示该区域内所有装配面主值相位差分的均值。,xxy与,yxy可由以下公式计算得到：,1,,xxyxyxy,,1,yxyxyxy(3-12)如下图3-11所示，通过对图3-5计算得到装配面质量图，可以发现，装配面相位质量图低质量区域主要集中在装配面零件边缘区域和投射阴影区域。图3-11相位质量图Fig.3-11Phasequalitydiagram
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于三次样条插值的相位展开拉线处理方法[J]. 王洁,李一悰,阳港,张娜,曹益平. 光学与光电技术. 2019(05)
[2]激光三角法高精度测量模型[J]. 孙兴伟,于欣玉,董祉序,杨赫然. 红外与激光工程. 2018(09)
[3]一种采用自适应LPA-ICI的最小二乘法相位展开[J]. 蔡青青,顾春霞,王玮. 计算机应用与软件. 2018(09)
[4]钢板外观质量检测系统设计[J]. 刘桢杞,金永. 光电工程. 2018(07)
[5]基于数据配准的零件精密装配最佳接触状态研究[J]. 张体广,张发平,阎艳,吴迪,王戈,郭少伟. 兵工学报. 2018(01)
[6]基于小波变换和数学形态学的孔径测量研究[J]. 唐瑞尹,王荃,何鸿鲲,胡连军. 应用光学. 2017(04)
[7]基于光栅投影法的3D扫描技术研究[J]. 刘李旭,戴鑫志,侯振宇,王宏强,李彦鹏. 电光与控制. 2017(06)
[8]一种非接触式的圆孔形零件尺寸检测[J]. 谢红,廖志杰,邢廷文. 电子设计工程. 2016(19)
[9]三坐标测量机在整体叶盘叶片型面检测中的应用[J]. 高继昆,闫峰,李季. 航空制造技术. 2015(22)
[10]基于四步相移光栅投影的三维形貌测量系统[J]. 尚忠义,李伟仙,董明利,段良君. 应用光学. 2015(04)
博士论文
[1]基于投影光栅的复杂面形三维测量方法研究[D]. 刘忠艳.东北农业大学 2018
[2]基于PMP的钢轨表面缺陷三维在线测量关键技术研究[D]. 李金龙.西南交通大学 2016
[3]光栅投影轮廓术关键技术研究[D]. 高大鹏.大连理工大学 2015
[4]基于数字光栅投影的结构光三维测量技术与系统研究[D]. 李中伟.华中科技大学 2009
[5]基于机器人视觉物体三维重构及尺寸测量技术研究[D]. 王芳荣.吉林大学 2007
[6]航空发动机叶片三维轮廓测量方法研究[D]. 王军.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2005
硕士论文
[1]基于光栅投影的钢板外观质量检测方法研究[D]. 刘桢杞.中北大学 2018
[2]立体零部件装配合格率三维检测与识别方法研究[D]. 王家豪.天津工业大学 2018
[3]基于PMP的车轮踏面三维测量系统的标定技术研究[D]. 秦楚越.西南交通大学 2017
[4]基于机器视觉的产品零件尺寸检测技术研究[D]. 张永波.燕山大学 2017
[5]条纹投影轮廓术中质量图引导的位相解包裹方法研究[D]. 梁曼.暨南大学 2016
[6]数字光栅投影测量关键技术研究[D]. 丁一飞.合肥工业大学 2016
[7]基于小波变换的相位测量轮廓术关键技术研究[D]. 饶勤菲.重庆理工大学 2016
[8]基于机器视觉的二维复杂轮廓加工对象在线检测系统研究[D]. 陈伯豪.广东工业大学 2014
[9]基于投影栅线法的柱状药表面粘接剂厚度检测方法研究[D]. 石兵华.中北大学 2014
[10]光栅投影三维形貌测量有关技术研究与系统设计[D]. 吕威.东北大学 2012
本文编号：3291004
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xixikjs/3291004.html
