基于汉宁窗变密度条纹的储罐沉降视觉测量方法

针对储罐沉降问题,提出一种基于汉宁窗变密度条纹和二维视觉的储罐沉降测量系统。将设计的汉宁窗变密度条纹附于被测储罐的表面,在一定距离处通过远焦成像相机对表面的条纹进行实时采集,再通过特定的图像处理算法对图像进行处理以提取储罐的沉降位移。通过SOLIDWORKS三维建模、运动仿真和图像成像模块模拟了不同条件下储罐沉降的图像序列,对主要的测量性能影响因素、测量可行性和准确性进行了模拟分析。搭建了储罐沉降模拟实验测量系统,对系统的测量性能进行了实验分析。结果表明,本测量方法可实现储罐沉降位移的实时监测,在7.5 m距离外沉降位移测量精度优于10μm。

P92钢焊接组织分析与残余应力模拟

对P92钢平板进行了4层4道焊接试验,采用X射线衍射法测量焊接残余应力,通过光学金相显微镜对焊件显微组织进行表征,利用维氏硬度计对其硬度进行测量。同时基于SYSWELD软件在相同条件下对P92钢平板进行焊接模拟,得到焊接应力场与应变场的计算结果,并使用生死单元技术对比不同焊道焊接结束后残余应力的动态变化,探究多层焊接残余应力的产生与影响因素。金相试验结果显示,焊缝(FZ)处组织为淬火马氏体,最大硬度高达436 HV;母材(BM)组织为回火马氏体,平均硬度为236 HV;热影响区(HAZ)从过热区到正火区硬度逐渐降低。有限元计算结果表明,模拟所得残余应力分布与实测值吻合良好,证明了该焊接模型的准确性;横向拉应力和纵向压应力的最大值出现在焊缝处,纵向拉应力与横向压应力最大值均出现在热影响区与母材交界处,但随着焊道高度的变化,残余应力分布趋势基本不变;上层焊道热载荷对下层焊道的残余应力分布具有较大影响,固态相变效应不仅影响残余应力分布,还会使板件在焊接时产生较大的角变形。

基于激光视觉传感的角焊缝外形尺寸检测

针对目前角焊缝外形尺寸手工检测的缺点,采用了一种基于激光视觉传感的角焊缝外形尺寸检测方法。该方法利用基于三角形测量原理的激光传感器,采集反映焊缝几何形状特征的激光条纹图像,利用中值滤波、二值化、中心线提取以及特征识别等算法,从而获得了角焊缝的外形尺寸信息。结果表明,与传统的手工检测方法相比,该方法具有检测准确度高、可靠性好、耗时短、检测内容丰富、使用方便等特点,并且消除了人为主观判断的影响。此外,检测的数据可长久保存在计算机中,便于后续的统计分析。

基于激光视觉传感的焊后检测技术研究综述

人工视觉检测是到目前为止最为广泛利用的焊缝检测方法,该方法可提供对焊缝表面外观、表面几何形状以及存在的表面不连续性或缺陷的质量分析。缺点是该方法检测周期长、可靠性低、劳动强度高以及依赖人的主观判断性强。而利用激光视觉传感的方法,可实现焊后的在线实时自动检测,避免了传统视觉检测方法所带来的局限性。首先介绍了焊后视觉检测技术,对激光视觉传感焊后检测技术的工作原理进行了阐述,并概述了目前该技术的研究成果以及所做的研究工作,最后对其应用前景进行了展望。

激光技术在焊接质量控制和检测中的应用

随着科学技术的发展,人们对激光原理的认识不断加深,激光以其方向性好、亮度高、单色性好、能量密度高等特点,在焊接领域得到了广泛应用。其中,在焊接质量控制和检测方面的应用,推动了焊接自动化的快速发展。简要介绍了激光技术在焊接质量控制和检测中的应用状况,对其工作原理进行了详细的阐述,在此基础上指出了当前存在的问题及未来的发展趋势。

基于激光视觉传感的焊缝图像采集系统研究

激光视觉传感作为目前最有发展前景的焊缝跟踪方法,已引起了人们的普遍关注,并逐步在焊接生产中得到了推广应用。而激光视觉传感焊缝跟踪过程中,实时获取的焊缝图像质量好坏,直接关系到后续图像处理的难易程度,最终影响系统的精确性和可靠性,因此实时获取优质的焊缝图像具有重要的意义。文中从焊缝图像采集系统的硬件组成、工作原理、软件设计等方面分别进行了分析与阐述。试验结果表明,该系统能够很好地完成焊缝图像的实时采集与显示,获取的图像清晰且特征明显,能够很好地满足焊缝跟踪的性能要求。

P92钢锅炉管道焊接组织分析与残余应力模拟

对P92钢管道进行了多层多道焊接试验,采用X射线衍射法测量焊接残余应力,并对焊接接头进行金相组织分析和硬度测试。基于SYSWELD软件开发并优化了P92钢相变耦合焊接模型,并考虑马氏体相变的Satoh试验和P92钢管道多层多道焊接模拟。焊接试验结果表明,焊缝为淬火马氏体组织、硬度较高,母材为回火马氏体组织、硬度较低,热影响区为混合组织、硬度呈下降趋势。有限元模拟结果表明,模拟所得残余应力分布与实测值吻合,证明了焊接模型的准确性。残余应力的分布与演变过程表明,马氏体相变引起的体积应变与塑性应变对残余应力的形成过程和分布影响显著,且马氏体相变效应在当前焊道作用最为明显,前道焊道的压应力会被后续的热源载荷消除。

Fe-C-Cr-Mn堆焊层的抗冲蚀磨损性能

采用H08A焊芯碱性药皮改变药皮配方中高碳铬铁、钼铁及钒铁的加入量,可以获得不同成分的奥氏体基体+碳化物堆焊层。通过金相分析、硬度测定和冲蚀磨损试验,表明堆焊层主要为奥氏体或奥氏体+马氏体组织,堆焊层硬度较低,具有良好的抗大角度冲蚀磨损性能。当堆焊层中析出少量的碳化物时,可以提高抗小角度冲蚀磨损性能,但是,抗大角度冲蚀磨损性能稍有下降。

基于扫频光学相干多点测振仪的转轴轴心轨迹监测方法

结合频分复用技术与扫频光学相干测振仪,提出一种基于光学相干多点测振仪(sweptsource optical coherence multi-point vibrometer,SSOCMV)的转轴轴心轨迹监测方法和系统,其具有非接触式、非侵入式、高精度以及多点振动同步测量的优点。首先,对SSOCMV的系统组成和测量原理进行了介绍与分析;其次,搭建实验对比系统以验证SSOCMV系统的测量准确性,在SSOCMV系统探头的对称位置安装电涡流传感器以同步监测转轴轴心轨迹,便于对比两个系统的测量结果。实验结果表明,基于光学相干多点测振仪的转轴轴心轨迹监系统比电涡流传感器具有更高的位移分辨率和更好的信噪比。因此,SSOCMV系统在旋转机械状态监测、参数识别和故障诊断等方面具有良好的应用前景。

机器视觉焊后检测技术的发展

外观检测是目前为止应用最为广泛的焊接质量检测方法,但存在耗时、可靠性低、劳动强度高以及依赖于人的主观判断等缺点。机器视觉技术因具有类似人类眼脑系统的功能,主要集中于焊缝跟踪方面,而在焊后视觉检测方面只是在近几年才引起人们的重视。

基于激光视觉的ERW焊管在线错边监测系统

设计了一种基于激光视觉的ERW管子在线错边监测系统,通过先进的结构光视觉传感器来获取ERW管子焊缝的图像,采用PC机进行图像处理和模式识别,获取焊缝的宽度和错边数据,并输出给操作者,以连续在线监测管子的错边情况,这为高质量ERW焊管的生产提供了一种有效的监控手段。

城镇燃气管道过海段牺牲阳极阴极保护仿真计算与分析

本文采用数值模拟方法,以厦门市过海燃气管道为研究对象,对涂层、管道长度、牺牲阳极质量对管道受保护程度及牺牲阳极寿命的影响进行模拟仿真。结果显示,相比无涂层的情况,涂层的存在会极大提高牺牲阳极阴极保护均匀性和牺牲阳极使用寿命。牺牲阳极寿命随着管道长度的增加而减小,随着牺牲阳极的设计质量的增加而延长,通过拟合得到牺牲阳极寿命(y/d)与管道长度(x/m)、牺牲阳极设计质量(m/kg)的关系分别为:y=-404x+2.15x^(2)+23 392;y=397m-179。

管道杂散电流干扰及防腐层破损分析

建立管道杂散电流模型,研究杂散电流与地铁和变电所间距、土壤电阻率、地铁牵引电压以及走行轨和埋地管道间距之间的关系及其对防腐层破损管道的干扰规律。结果表明,地铁与变电所间距的减小、地铁牵引电压的减小、土壤电阻率的增大、走行轨与埋地管道间距的增大均会减少杂散电流对管道的干扰。埋地管道杂散电流随着管道防腐层破损面积的增大而增大,且变电所附近的破损点腐蚀比较严重。从防腐层破损时的管地电位分布图可以直观确定破损点的位置,从而为管道防腐层破损点定位提供新的分析手段,为钢制天然气管道潜在高危区域的判断提供理论支撑与指导,同时能够为新建管道的地段选择提供理论依据。

转轴多维动态参数端面视觉测量方法

针对转子多维动态信号测量需要在多个位置采用不同种类的传感器进行分布测量以及难以通过单一传感器实现转子多动态参数同步测量等问题,提出一种基于面阵相机的转轴多维动态参数的视觉同步测量方法。首先,系统地描述了基于转轴端面标靶图案的三维振动位移和转速视觉测量原理,建立了转轴真实动态参数和标靶图案动态参数之间的内在联系。其次,推导了转轴振动三维位移和转速测量公式,联合转轴三维运动仿真模型验证了转轴动态参数的测量原理和算法正确性,通过仿真模型分析了影响系统测量精度的因素。最后,通过搭建转子测试平台,将视觉系统测得的转轴三维振动位移和转速分别与电涡流位移传感器和编码器的测量结果进行对比,验证了转轴多维动态参数端面视觉测量方法的有效性和可靠性。

基于激光视觉的焊缝特征信息检测技术研究

对于基于激光视觉的焊缝自动跟踪及参数自适应控制系统,从焊缝激光条纹中实时、快速、精确地检测焊缝几何特征信息是前提。文中利用模块化开发工具包(MDK,modular development kit)构建的焊缝特征检测系统,实现了对焊缝特征信息,如焊枪跟踪点位置和焊缝几何特征等的快速精确提取。文中主要从系统构成、工作原理、软件实现等几个方面进行了详细阐述,并通过实际的检测,验证了系统的精确性和稳定性。试验结果表明,系统具有较高的精度和稳定性,能够满足焊缝跟踪及参数自适应控制对焊缝特征信息检测的要求。

基于压缩传感理论的重构算法研究

针对国内压缩传感理论(CS)尚处于起步以及理论研究阶段,为深入阐述该理论及对其实践应用性进行探索,将压缩传感理论从信号的稀疏表示、编码测量以及重构算法3个方面展开了较为详细的论述,并深入地阐述了重构算法中具有代表性的匹配追踪、正交匹配追踪、正则化正交匹配追踪算法。并进一步介绍了最小均方差线性估计(MMSE)算法,通过与常用重构算法的仿真对比,突出了MMSE算法在低采样率下的优越性。研究结果表明,该算法在实践中具有较好的应用潜力。

高密度聚乙烯管道热熔焊接头力学性能

针对高密度聚乙烯管道热熔对接焊,分析对比了3种典型工艺参数下接头的拉伸与弯曲力学性能,运用SEM分析了接头的微观组织。试验结果表明,3种参数中220℃的接头拉伸性能和弯曲性能综合性能最佳,抗拉强度达20 MPa,抗弯强度40 MPa。从拉伸与弯曲试件断口可以看到断口银纹,银纹的形成增加了聚合物的韧性。试验结果证明,银纹的大小反应了接头的力学性能,为此可通过断口白色区域的大小来初步判断聚乙烯管道热熔焊的接头质量。

基于光电容积脉搏波的血压测量实验研究

针对电子血压计不能实现血压的无创连续测量的问题,提出了一种基于光电容积传感技术和平稳小波算法的无创血压测量方法。利用搭建的光电容积脉搏波采集系统采集人体指尖的脉搏波信号,并进行了分析。通过SWT对脉搏波信号进行了分解,重构了第5层高频信号,提取了该重构信号的10个特征参数作为ANN的矢量输入,脉搏波对应的收缩压和舒张压作为ANN的矢量输出进行了训练拟合。实验总共分析了不同人群的10 700个脉搏波信号,利用其中的10 000个信号建立了特征参数与血压的模型,通过剩余的700个信号对建立的模型进行了测试,并且将测试误差与美国医疗器械促进协会(AAMI)规定的标准进行了比较。实验结果表明:通过该方法可实现血压的无创连续测量,为智能穿戴等健康监护设备中进行血压的实时监测提供一定的参考价值。

聚乙烯管道电熔接头缺陷分类研究

为了对聚乙烯管道电熔接头空洞缺陷和电阻丝信号进行分类识别,在利用超声相控阵图谱得到缺陷区域的基础上,取出了图像矩阵中缺陷区域的质心所在列,并提取质心以下部分所有像素点的灰度值构成了一组一维信号。对这些一维信号进行平滑处理及小波分解,并重构了其高频分量,通过分析信号高频分量的统计特征实现了缺陷分类。研究结果表明,不同类型缺陷对应的统计特征有明显差别,能够有效地区分孔洞缺陷及电阻丝信号,具有一定的应用推广价值。

基于二维光学相干层析的多层薄膜结构无损定量评价

为了实现对多层薄膜结构厚度进行快速准确的测量和无损定量评价,研制了二维光学相干层析(Optical Coherence Tomography,OCT)系统,避免了传统一维OCT系统逐点扫描导致成像效率低下的问题。阐述了去除OCT共轭镜像理论,采用了五步相移干涉法,具体由压电驱动器驱动参考镜实现,做到了对OCT共轭镜像的去除,避免出现OCT图像的混叠。所研制的OCT系统具有极高的系统分辨率和较好的信噪比,可以实现对手机钢化玻璃薄膜内部四层结构厚度(钢化玻璃、静电胶层1、防爆贴膜和静电胶层2)进行准确测量。实验结果表明:自研制的系统可快速高精度地对多层薄膜结构厚度进行测量,可以推荐使用在多层薄膜的无损定量评价中。