大直径钢筒圆度异常区快速检测方法

大直径钢筒在制作、运输、安装及运行时均可能因某些原因导致其出现一个或多个圆度异常区,以至于不满足设备验收和运行的相关要求。目前,针对大直径钢筒圆度异常的检测方法均较为复杂,并不适合快速检出。为此,本文基于三坐标测量原理,结合高精度全站仪的非接触自动测量模式,并采用Matlab编制了自动搜索程序,提出了大直径钢筒圆度异常区的快速检测方法。通过AutoCAD算例模拟和现场实测,结果表明,该检测方法不仅速度快,且可通过增加测点密度实现大幅提高检出精度,为后续修复和改进工作提供准确数据。

圆结构光系统深孔圆度测量方法研究

圆结构光系统测量深孔(通孔)圆度时存在激光器、相机和深孔难以保持平行或同轴的问题,导致无法测量准确的圆截面,从而产生系统误差。搭建了基于圆结构光的测量系统,分析了系统误差的产生机理并提出了一种基于圆结构光系统测量圆度的方法,可对系统误差进行一定补偿:首先,获取待测深孔的内表面高分辨率三维点云,拟合点云轴线,通过刚体变换将三维点云变换到深孔轴线与相机光轴平行的位置;然后,选定一个测量截面,搜索该截面上的点和与该截面范围较近的点作为圆度评定点;最后,采用网格搜索算法完成圆度评定。测量实验的结果表明,该方法对于圆度误差的补偿效果良好,其中测量不确定度为4.78μm。

具有圆度误差的径向金属密封接触应力研究

由于加工圆度误差的影响,井下流量控制阀径向金属密封接触应力分布不均匀,从而影响密封性能。利用有限元方法研究具有圆度误差的径向金属密封唇部接触应力分布,并分析圆度误差对径向金属密封接触应力的影响;基于有限元分析结果提出径向金属密封接触应力分布的理论解析式,并进行误差分析。具有圆度误差的径向金属密封唇部接触应力分布的理论解与数值解相符,各参数引起的最大接触应力的平均相对误差约为10%。根据具有圆度误差的径向金属密封副接触应力的分布规律,提出合理的过盈量函数,修正了径向金属密封轴对称结构的悬臂梁模型的接触应力理论关系式,得出了圆度误差下的径向金属密封接触应力分布规律。研究结果为井下流量控制阀径向金属密封的设计提供了理论指导。

曲轴连杆颈圆度在线测量机构设计与运动分析

曲轴随动磨削时,连杆颈的偏心旋转运动导致其中心位置不断变化,使得常规方法无法直接用于目标连杆颈圆度测量。为解决这一难题,文中提出了一种采用机械臂与V形测量机构相结合的设计方案,将V形块作为机械臂末端执行器,通过控制机械臂改变测量机构位置,抵消因连杆颈偏心转动导致的位置变化,实现连杆颈的圆度在线测量。基于D-H法,对所设计的曲轴连杆颈圆度在线测量机构的正逆运动方程进行了推导与分析,并通过Simulink软件验证推导运动方程的正确性。最后,采用图形法分析了机构工作空间,结果表明:所设计的机构完全满足使用要求。

基于傅里叶变换与统计检验的圆度误差分离技术研究

采用傅里叶变换及数理统计假设检验的方法对圆度误差进行分离。针对圆轮廓的高精度测量数据,通过最小区域法拟合圆心。应用傅里叶变换将圆轮廓信号转换成谐波信号,从理想圆轮廓模型出发,逐步添加傅里叶分量,迭代过程中通过偏F检验构造包含未知系统形状误差的主导性模型。通过自相关法检验、卡方检验及J-B检验获取残余的显著性傅里叶分量,进一步构建显著性模型,实现圆度误差中系统误差的分离。通过数控加工16个圆孔的实验数据分析,证明了该方法可以对圆度误差进行有效分离。

基于改进乌鸦搜索算法评定圆度误差

针对传统启发式智能优化算法评定圆度误差计算效率低且容易陷入局部最优解的问题,提出采用改进乌鸦搜索算法评定圆度误差。根据最小区域拟合准则建立乌鸦搜索算法评定圆度误差数学模型,并引入权重系数,提高算法全局搜索能力,同时设定最小二乘圆心附近为乌鸦搜索初始位置,提高算法搜索效率。最后通过模拟和实验验证了所提算法的准确性和高效性,并通过多组数据对比发现改进乌鸦搜索算法的全局搜索能力较遗传算法(GA)、粒子群算法(PSO)和传统乌鸦搜索算法(CSA)得到明显提升。

基于不同测量方法的烟支圆度对在线烟支圆周的影响分析

为了研究烟支圆度对在线烟支圆周测量误差的影响,通过探索气动法和激光法的测量原理和测量过程,并详细分析2种在线圆周测量在烟支圆度变化过程中引起的测量结果误差,并对检测产生误差的原因进行了分析。分析结果表明,使用气压式在线圆周检测时,圆度误差越大,圆周值的误差也越大;使用激光式在线圆周检测时,圆度变化不影响圆周测量结果。因此,当烟支圆度变化时,采用激光法测量烟支圆周能得到更准确的测量值。

极坐标系下九心迭代法评定圆度误差

圆度误差是零部件的基础误差,直接决定轴类零件的加工是否合格。为提高圆度误差的计算效率,给出了极坐标系下直接计算圆度误差的具体方案。基于极坐标系构建了圆度误差最小区域拟合准则的数学模型,针对此数学模型提出九心迭代法(NCI)精确计算圆度误差。实验部分验证了极坐标系下圆度误差数学模型的准确性,同时与传统GA、PSO和ABC算法对比发现NCI算法计算结果更精确,计算效率更高。此方案的实施可避免传统圆度误差计算需要转换到笛卡尔坐标系而影响计算精度和效率,推广于精密零件的实践检测将提高检测效率和精度。

基于线激光的压缩机曲轴圆度和平面度测量

目前人工使用千分表测量空调压缩机曲轴圆度和平面度时存在易伤工件表面、效率低和不能精确评定等问题。针对上述问题,设计了一套基于线激光位移传感器的空调压缩机曲轴圆度和平面度非接触式测量系统。首先,通过测量标准量棒,提出一种系统误差的标定方法;其次,基于线激光采样数据,开发了一种曲轴横截面圆度测点的提取算法,并将系统误差用于测点补偿,实现曲轴圆度测量;接着根据曲轴平面测点间的斜率分离出轮廓线,通过均匀下采样方法获取精简点云数据并采用最小二乘法实现曲轴平面度测量;最后,基于上述方法开展了曲轴圆度和平面度的测量实验。实验结果表明:该测量系统的圆度测量精度<4μm,平面度测量精度<2μm,圆度重复度测量误差<0.8μm,平面度重复度测量误差<0.3μm,满足曲轴圆度和平面度快速准确的测量需求。

基于fminimax优化函数的圆度误差评定

依据圆度误差标注代号和附加符号的含义,基于最小外接法、最大内切法和最小区域法分别建立了参考圆的圆心坐标优化目标函数和圆度误差评定模型,采用MATLAB软件编写了参考圆的圆心坐标优化目标函数子程序和圆度误差评定子程序,给出了圆度误差评定中fminimax优化函数调用方法。用Talyrond 585LT圆柱度测量仪对三个试样的圆周轮廓进行了提取,基于最小二乘法、最小外接法、最大内切法和最小区域法对提取的圆周轮廓分别进行了圆度误差评定。研究了优化搜索范围对圆度误差评定结果的影响,并将fminimax优化函数圆度误差评定的优化符合度与其他优化方法圆度误差评定的优化符合度进行了比较。fminimax优化函数的应用结果表明,评定结果精度高于或等于其他优化方法评定结果的精度,可满足圆度误差评定的需要。

非常规油气压裂支撑剂圆度球度快速测定新方法

压裂支撑剂性能对储层水力压裂设计至关重要,其中圆度球度是性能参数的重要指标。对于同一种支撑剂而言,其圆度值和球度值越高,抗破碎能力也越强,支撑剂裂缝导流能力就越大。传统的圆度球度测定主要通过人工目测的传统经验方法实现,主观性较强且效率相对较低。基于光学显微镜成像结合计算机图像技术,提出了一种压裂支撑剂圆度球度的快速测定的新方法,即角点曲率半径均值拟合的圆度算法和多元线性回归拟合的球度算法。检测结果表明,测定方法在Krumbein-Sloss图版上的检测结果与标准模板结果接近,最大误差仅为3.1%;与传统人工目测法的结果进行对比分析,检测结果最大误差仅6%,满足标准要求,同时可以实现大批量的压裂支撑剂圆度球度的快速自动检测,大大降低了实验成本,为现场压裂设计支撑剂性能优选以及降本增效提供技术参考。

基于虚拟仪器的圆度误差评定实验教学平台设计

针对互换性与技术测量课程中圆度误差评定传统实验教学中学生不易理解掌握、评定误差大的问题,利用虚拟仪器平台进行实验教学设计,基于LabVIEW技术构建集数据采集、保存、评定功能于一体的圆度误差评定开放性实验教学平台系统,系统给出了圆度误差中最小二乘圆法的评定结果,可显示采样点的轮廓曲线、最小二乘圆半径、最小二乘圆圆心坐标、最小二乘圆轮廓、采样点的数值和圆度误差,实验平台具有界面友好、易扩展、测量精度高及可视化的优点,相对于传统的实验平台,基于虚拟仪器的实验平台增强了学生对评定方法原理、工作台的构建、数据采集、数据标定及误差评定整个测量评定过程的理解,使学生能更好地理解测量原理及参数的评定过程,通过实际操作与计算机虚拟平台结合的实验教学方式,以更加直观、形象的教学方式培养学生的设计能力和实践创新能力,为实验提供了新的平台,改进了教学的内容,体现了教学的开放性,提高了工程测试技能训练素质,有利于学生综合和创新设计能力的培养。

几种常用圆度误差分离方法的分析及比较

文章对常见的几种圆度误差分离方法进行比较分析 ,并介绍了作者所在实验室应用误差分离技术进行在位圆度、圆柱度测量的方法。

统计圆度公差及其误差评定的研究

在分析几何圆度公差及其误差评定方法存在问题的基础上 ,指出现有圆度误差的各种测量评定方法都是基于几何公差的概念。提出应以统计圆度公差作为几何圆度公差的补充与发展。论述了统计圆度误差的意义及其测量评定方法。

基于OpenCV图像处理的支撑剂颗粒圆度和球度检测方法

为提升检测效率和检测精度,提出了基于OpenCV图像处理的支撑剂颗粒圆度和球度检测方法。该方法使用OpenCV算法,综合考虑图像的背景颜色和图像中颗粒的多样性等各种因素的影响,优化处理算法,提高检测有效性和图像处理效率。在检测过程中,新出现的影响因素还可对算法进行优化,具有很好的可调节性。将检测数据与标准模板相比较,结果证明该检测方法具有可行性和有效性,为支撑剂颗粒的圆度和球度检测提供了新路径。

考虑圆度误差的角接触球轴承温升特性研究

以往有关于轴承温升特性的研究多注重轴承温升以及圆度误差对轴承振动的影响,其中圆度误差对轴承温升影响的文献较少,且研究对象多针对的是低速、轻载轴承的温升。为此,建立了考虑圆度误差、轴承预紧力、离心效应、热力耦合等影响的角接触球轴承热-力耦合模型,研究了轴承沟道圆度误差对轴承温升的影响规律。首先,以轴承拟动力学、弹流润滑理论、传热学理论和基尔霍夫能量守恒定律为基础,建立了考虑圆度误差、轴承预紧力、离心效应、热力耦合等影响的角接触球轴承热-力耦合模型;然后,利用模型分析了不同工况条件、圆度误差对轴承温升特性影响;最后,将模型计算结果与试验结果进行了比较,验证了角接触球轴承热-力耦合模型的合理性。研究结果表明:模型计算结果和实验结果相比,最大相对误差为5.37%;随着圆度误差阶次的增加,轴承温度呈现波动性变化,且随着转速的增加,波动趋势愈加显著;随着润滑油温度的升高,温度波动逐渐减小;当圆度误差的阶次等于球数n/2±2(n=1,2,3…)时,轴承外圈温度比不考虑圆度误差时要低,因此将圆度误差控制在特定阶次内能有效降低轴承温升,从而提高工作效率;轴承外圈温度的波动性与外圈圆度误差的幅值成正比,为轴承设计提供了重要参考;外圈温度与沟道圆度误差阶次之间呈周期性变化,并与钢球的个数形成映射关系,当圆度误差阶次等于球数的(2 n-1)/4倍(n=1,2,3…)时,轴承外圈温度达到最高;当圆度误差阶次等于球数的n/2倍(n=1,2,3…)时,轴承外圈温度最低,这一规律可为轴承的优化提供具体参考方向。

基于机器视觉的小型零件圆度测量

针对小型零件圆度误差测量效率低、精度不稳定等问题,提出了一种基于机器视觉的小型零件圆度测量方法。通过建立机器视觉检测平台,获得零件图像。经过预处理后,通过Canny算子结合8领域扩张算法划定感兴趣区域,采用多项式插值亚像素边缘检测算法获得边缘坐标;然后,利用改进区域搜索算法确定准圆心,并通过最小区域法的几何结构找出最小区域圆心,从而计算圆度误差。实验结果表明,圆度误差的测量重复精度为8.1μm,能够实现小型零件的非接触测量。

基于改进蝙蝠算法的最小区域法圆度误差评定

圆度是轴类机械产品几何精度评价的核心指标之一,其直接影响到产品的性能和寿命,准确、快速、规范的进行零件圆度误差评定一直是计量领域研究的热点。因此,提出了一种基于改进蝙蝠算法的最小区域法圆度误差评定方法,该方法利用蝙蝠算法的种群寻优能力,结合最小区域法对圆度误差模型中的目标圆心进行快速寻优,进而计算求解出圆度误差值。改进的蝙蝠算法通过增加混沌惯性权重、自适应参数等方法来有效避免算法在圆度误差评定中陷入局部最优,并改善评定准确性和稳定性。通过对实测数据进行实验验证和分析对比,结果表明提出的方法在圆度误差评定中寻优速度明显优于遗传算法,评定精度和稳定性较最小二乘法有较大提升,验证了该方法在最小区域法圆度误差评定应用中的可行性。

基于改进Zernike矩的轴类零件圆度误差视觉评定

针对轴类零件圆度误差评定普遍存在的效率低、精度差等问题,提出了一种基于改进Zernike矩的轴类零件圆度误差视觉评定方法。首先,搭建轴类零件视觉检测平台,在位移平台控制下拍摄不同截面图像,并利用棋盘格标定法进行相机标定,校正畸变和计算像素当量。其次,以Sobel算子为基础,通过三灰度边缘过渡模型提高测量精度,利用大津法确定最佳阈值,改进Zernike矩亚像素检测方法。最后,使用改进的PSO算法处理轮廓关键坐标点进行圆度误差评定,并与三坐标测量机测量实验。实验结果表明,圆度误差视觉评定方法与CMM测量结果误差在3μm以内,且稳定性较好,在圆度误差评定中具有实际可行性。

实用化圆度测量软件

本文介绍了基于Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统开发出的圆度仪测量应用软件，该测量软件具有测量稳定性好。