基于曲面控制点重构的加工误差在机测量方法

为了提高汽车车身外覆盖件模具的加工精度,提出一种在机测量自由曲面加工误差的方法。首先基于改进波前法生成三角网格,提取理论曲面网格节点的坐标数据,根据在机测量得到实际加工曲面的采样数据;然后基于T-splines的小波控制点法进行曲面重构,拟合加工曲面;最后基于广义牛顿法计算重构的实际曲面控制点到理论曲面的法向距离,获得曲面的加工误差分布,并对实验加工的凹凸曲面样件的轮廓度误差进行分析。实验结果表明,基于T-splines控制点法的曲面重构方法能够在机、有效地获得自由曲面的加工误差。

基于气动位移传感器的纵切车床热误差测量方法研究

针对传统纵切车床热误差测量方法时间长,导致测量过程中的瞬态热行为影响测量结果的问题,提出了一种基于气动位移传感器的纵切车床热误差测量方法。首先,将两个气动差动变压器(Linear Variable Displacement Transducer,LVDT)式位移传感器安装于刀具架上;其次,利用数控程序控制测量,可以实现刀具运动空间内X和Y方向热误差的测量,测量时间缩短至5 s;最后,进行热误差测量实验。实验表明:这种方法的测量结果与激光干涉仪测量结果平均偏差小于0.5μm,验证了这种方法的可行性与有效性。这种方法测量时间短、成本低,为纵切车床热误差补偿提供了依据。

曲轴综合测量机几何误差建模及敏感性分析

为提高曲轴综合测量机测量精度,针对其几何误差元素多,逐一进行补偿工作量大、过程繁琐等问题,基于多体系统理论和齐次坐标变换建立曲轴综合测量机的几何误差模型,采用Sobol敏感性分析方法进行分析,识别出对测量精度影响较大的关键几何误差项。通过对曲轴综合测量机随动测板不同位置处的误差元素敏感性系数进行分析计算,从21项几何误差中识别出10项对曲轴综合测量机测量精度影响较大的关键项,为合理经济地提高曲轴综合测量机测量精度提供依据。

基于机器视觉的异形零件尺寸精密测量方法

针对目前异形零件尺寸测量中存在的精度低、成本高、难以实现在线测量等问题,提出一种基于Halcon的异形零件尺寸精密测量方案,包括硬件和软件算法两部分。硬件部分主要对工业相机、工业镜头和光源进行选型,并设计了测量装置。软件算法部分,首先利用Halcon对相机进行标定获得其内外参数,然后通过灰度处理、阈值分割等算子得到零件区域,接着通过区域特征筛选、最小二乘算法拟合区域最大内接圆和最小外接圆、计算两线段距离、计算两直线夹角、计算区域个数等方法实现对异形零件的齿高、外槽宽度、外槽角度、圆孔角度、外槽深度、齿数等参数的测量。最后,与高精度三坐标测量机的测量结果对比,结果表明采用本方法测量异形零件的齿高、外槽宽度和外槽深度的精度达到0.04mm,测量外槽角度和圆孔角度的精度达到0.03°。

基于二阶链式子区的金属拉伸试验DIC辅助测试方法

为提高金属材性试验的测量精度和测试效率,在传统拉伸试验方法的基础上引入数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)技术,提出相应形变测量理论及方法。基于拉伸试件的颈缩变形特征,提出链式形变测量理论,该理论通过一种跟随表面形状变化而自由变形的柔性链条来表征各阶段的试件形变。进一步通过设置多个连续且等尺寸的DIC二阶链式子区,采用DIC亚像素算法得到任意变形时刻的链式子区角点坐标,并进一步得到沿试件长度方向的柔性离散链形变结果,实现对试件各处应变、颈缩极值点等的求解,从而建立了一套完整的金属拉伸试验DIC辅助测试方法。开展了多个标准金属试件的拉伸试验,通过与引伸仪、靶标图像测量等传统方法对比,验证了该文方法对颈缩效应、弹性模量、极限伸长率、真实应力-应变曲线等金属材性指标具备较高测量精度及有效性,同时该文方法能够实现高度自动化测量,可在金属拉伸试验领域进行工业化推广普及。

重型燃机叶片周向圆弧锤足型榫头加工及检测技术

重型燃机叶片周向圆弧锤足型榫头具有盆背径向大平面、大直径复杂转接圆弧曲面、复杂设计基准和关联尺寸等特点,该类型叶片榫头面临铣削加工难度大以及三坐标检测重复性差等问题。本研究采用创新工艺方法突破技术瓶颈的限制,开发周向圆弧锤足型榫头卧式加工中心集成铣削及其三坐标检测技术,满足了周向圆弧锤足型榫头叶片的表面质量、尺寸精度、加工效率及外观要求。

基于机器视觉的回转体表面微孔数量在机检测方法

油滤是液压系统油路中的一个重要零件,油滤上通孔数量是油滤零件质量检测的关键指标之一。由于其尺寸较小,微孔数目大,难以用人工检测的方式进行统计,因此针对数控加工工序后的油滤零件建立了一种回转体零件表面微孔数量统计的在机检测系统,该系统在数控加工后可以直接对加工零件进行在机检测,避免了零件二次装夹产生的加工误差。利用机器视觉技术,提出了一种不需要预先建立匹配模板、通用性较强的回转体零件表面微孔统计方法,可以自适应地统计各种回转体表面微孔数目。其中,扫描线自适应定位和周期估计算法保证了孔数统计的精确度。结果证明,提出的实际孔数标定方法为孔数统计算法的性能评估提供了重要参考依据。

基于机器视觉的量规测位偏差自动调整装置研究

设计基于机器视觉的量规自调位装置,该装置在视觉检测部分标定后,对采集到的图像利用双边滤波Canny、加权Turkey算法和切线法自动识别量规的型号及量规偏离待测位置的位移与角度信息,并通过上位机将参数信息传递至三菱GX Works2软件,三菱FX3U-48MT-ES模块将处理完毕的信号发送给电机,驱动电机使四自由度夹具自动调位进入待测位置,并在C#窗口界面实时显示。实验表明,该系统调位后15次实验的离待测位置偏差量均小于0.3mm,符合理论不确定度范围,优于人工放置,识别量规表面标志有效率达97.33%,实现了设备的数字化改造。

基于交叉变异PSO算法的形貌测量系统误差补偿

触针表面形貌测量系统具有高精度、高分辨率、稳定可靠和动态特性好等优点,在生产和科研中发挥着重要作用。但其杠杆结构造成的非线性误差,在大量程测量时会显著增大误差,影响测量精度。本文基于粒子自身的亲和力和浓度选择交叉变异提出一种新型粒子群算法,显著提高了粒子群算法的迭代速度和收敛精度。基于此粒子群算法可实现对触针表面形貌测量系统的非线性误差补偿,有效避免局部收敛,提高了补偿精度。经实验验证,通过高精度标准球冠进行标定测量,补偿误差在±0.5μm以内。

基于LabVIEW的非平行平面距离测量与误差分析系统

气囊隔振器垫片厚度的传统测量方式为人工测量金属安装面的间隙再减去隔振器高度,存在效率低、精度不够等问题。设计了基于LabVIEW的非平行平面距离测量与误差分析系统,基于电涡流位移传感器设计出一种结构简单、测量精度高的测量装置,传感器同时获取多个测点的测量数据并上传上位机,使用LabVIEW编写程序对测量数据实时显示、处理和存储,计算金属平面间距离;使用粒子群算法计算被测金属面板的平面度。经过实验测试,装置能够测量金属平面测点的间隙与平面度计算,测量误差<0.02mm,可应用于非平行金属平面间距离与误差测量,具有实用价值。

基于改进Canny边缘检测算法的导轨滑块尺寸在线视觉测量方法的研究

本文提出了一种基于改进Canny边缘检测算法的导轨滑块尺寸测量方法。通过OpenCV机器视觉库,利用高斯平滑、自适应双阈值分割、霍夫变换等图像处理算法,对导轨滑块图像进行处理,实现滚动直线导轨滑块内滚道间距尺寸的在线精确测量。同时,对视觉测量法的可行性进行探讨和分析。

金属封严环数字孪生几何模型框架的开发与应用

金属封严环广泛应用于航空发动机密封系统,其型面成形质量对飞行器高性能、高可靠服役具有重要影响。然而,薄壁、复杂的异形截面与封闭的环形结构等导致其在几何质量检测方面存在以下问题:其一,成形结果严重依赖于破坏性抽样终检,实际产品均未经过完整质量检测;其二,成形过程无几何质量检测手段,无法及时发现成形缺陷,轮廓几何数据的缺失,使工艺优化设计困难。因此,提出一种金属封严环数字孪生几何模型框架,该框架包括:物理空间、虚拟空间、交互空间与服务,可提供在机测量平台标定、截面轮廓测量、点云数据预处理、截面几何特征计算、三维数模快速构建、三维型面动态测量与偏差计算等连续成形质量在线检测技术,建立起反映金属封严环成形过程中变化的数字孪生几何模型,从而为金属封严环成形质量的检测、分析、预测以及后续工艺优化设计所需的基础数据获取等提供支撑。在此基础上,研制了在线检测模拟试验装置与数字孪生软件,介绍了金属封严环数字孪生几何模型的应用情况。

自动定位测量的L角间隙视觉检测方法

针对某型破甲弹摆帽安装L角间隙人工测量一致性差、效率低以及机器视觉测量精度低等问题,提出了基于支持向量机(SVM)的多特征融合模板匹配定位方法和利用NMS-OTSU非极小值抑制算法进行间隙边缘特征提取的机器视觉复合检测方法,实现了L角间隙的自动识别定位与精确测量。实验结果表明,该方法可精确定位到间隙区域,并可精准检测0.05~0.3mm的间隙宽度,测量误差小于0.02mm,可以实现复杂工况下L角间隙的精确测量,满足实际自动化装配生产需求。

正弦调频激光干涉仪Lissajous降维迭代校正算法

正弦调频激光干涉仪(SFMI)在基础科学、精密制造等领域应用广泛,但相位调制深度变化等非线性误差限制了其测程及精度的进一步提高。本文提出一种新型正弦调频干涉仪Lissajous校正方法,通过降维迭代算法对测量过程中的干涉正交信号进行椭圆参数提取,实现实时校正,以消除非线性误差,提高测量精度。仿真测试证明,所提方法精度高,带宽利用率高,消耗资源少,对于正弦调频干涉仪测程和精度的提高及其应用的扩展具有重要意义。

机械工程测试技术课程教学改革探究

机械工程测试技术是一门理论性与实践性均较强的专业课,是本科生从基础课程向专业课程过渡阶段的重要课程,具有重要的实践价值和战略地位。文章基于机械工程测试技术课程教学过程中的常见问题进行分析,从案例式教学方法、以学生为主的教学方法、辅助教学方法 3个方面开展课程教学改革,以期提供可行的教学方法,激发学生的学习热情,活跃课堂气氛,增强课程教学效果,为机械工程测试技术课程教学质量提升提供重要的参考。

一种船用吸附式系泊装置的液压位移补偿系统

船舶系码头或船舶间转接装卸货时,船舶与码头或船舶之间会出现纵向位移变化,传统方式通过调节缆绳完成补偿。本文将船舶与码头间相对位移量输入PLC控制系统,将计算结果输入液压系统,通过液压臂的行程油缸伸缩的方式,补偿船舶纵向位移的改变。

基于视觉原理的链轮尺寸测量方法研究

针对现有的链轮端面几何参数测量方法存在效率及测量精度低等问题,提出一种基于视觉原理的链轮端面几何参数测量方法。首先,利用Zernike矩的亚像素边缘检测提取链轮内外轮廓,对内轮廓采用Hough变换获得中心点坐标与中心孔半径;其次,在外轮廓作一辅助圆,通过像素点序列计数算法得到齿数;然后,根据链轮齿廓的形状特征,提出一种改进的局部半径域算法提取每段齿廓的齿顶、齿根点,再通过最小二乘法拟合像素点得到齿顶圆、齿根圆直径;最后,采用最小二乘法拟合链轮键槽边缘直线得到键槽尺寸。对2种不同规格的链轮分别进行10次重复性测量。实验结果表明,链轮端面几何参数的测量误差均小于40μm,相对误差均在0.4%之内,能满足高精度的自动测量需求。

基于神经网络的壁板铆接视觉测量研究

铆接制孔直径是影响制孔质量的重要参数之一,针对人工测量存在的人为偏差和效率低的问题,提出了一种基于神经网络的机器视觉测量方法,该方法通过图像预处理、ROI提取和图像识别及尺寸测量四个阶段对产品进行检测。图像预处理阶段的目标是通过基于神经网络的镜头补偿模型获得更好的原始图像。检测到的边界可作为滤波图像ROI提取的基础,压缩后的ROI存储在数据库中并由图像识别模块发送,图像识别模块是基于反向残差块构建的,在保持识别精度的同时减少了模型大小和计算时间,孔的图像识别准确率达到94.67%。利用参照物的像素直径得到壁板铆接被测孔的像素直径。实验结果表明,在不同位置的孔直径测量中,本方法的直径测量精确率平均在95%左右。

鲁棒性优化的混合四探针圆柱度测量方法

四点法在现场测量方面具有优越性,被广泛应用于圆柱度轴系轮廓重构中。为了进一步提高四点法的测量精度,构建了一种混合四点法测量模型。在第一个测量位置布置不同的探头角度并进行多次测量,为每个谐波系数提供多个候选解;针对单个谐波系数,根据传递矩阵从候选解集合中选取最优估计;将探针支架移动到第二个测量位置,重复上述步骤,直到测量全部截面;利用最优谐波系数得到整体圆柱度误差。实验证明,混合四点法比常规方法对误差源的测量具有更强的鲁棒性。

基于模拟退火算法的空间直线度误差评定

针对空间直线度误差评定问题,采用模拟退火算法对深孔中线的计算、坐标转换与投影、最小覆盖圆等进行研究。模拟退火算法是基于金属退火机理而建立起来的优化算法,能够以随机搜索技术从概率意义上找出目标函数的全局最值点,得到目标函数取到全局最值点的相关参数,根据得到的相关参数对测点坐标进行坐标转换,并进行最小圆覆盖得到直线度误差。利用MATLAB软件编写程序,对空间直线度误差进行实例计算,并将其结果与其他方法的计算结果进行分析比较,验证了模拟退火算法的可行性及优越性。