罗拉纺织工件根底部倒角R的视觉检测技术研究（英文）

罗拉是自动纺织机上的重要工件,只有罗拉导柱根底部倒角R符合加工精度要求,才能确保一个罗拉工件的导柱端面能与另一个罗拉工件的导孔的端面以正确位置对合,因此,罗拉导柱根底部倒角R的尺寸将直接影响自动纺织机的运行状态。为实现罗拉根底部倒角的快速、自动、精密测量,文章提出了一种基于计算机视觉技术的罗拉导柱根底部倒角自动检测系统。首先,介绍了测量原理,即基于视觉测量技术的检测方法;其次,详细阐述倒角的特征参数提取技术,即基于采集得到的罗拉轮廓影像,进行图像处理以获得根底部倒角特征参数,包括感兴趣区域的提取、亚像素边缘的获得、圆弧和直线段的分割以及倒角的基圆拟合等;最后,经实验验证,该检测方法测量误差在±5μm内,重复精度为0.1μm。该方法不仅适用于罗拉纺织工件的倒角检测,也适用于各种尺寸的轴状类型工件的倒角检测。     

主轴部件套类零件高精度立式磨床研制

在分析套类工件结构特点和技术要求基础上,以精度为目标,开展了立式复合磨削工艺路线设计及与之相适应的精密立式磨床研制。所研制的磨床其动态回转精度优于0.3μm的高刚度液体静压直驱式静压回转工作台和运动直线度优于0.2μm/200 mm的高刚度液体静压导轨很好地保证工件磨削圆度和母线直线度。研制的机床实现了内孔磨削圆度0.7μm,外圆磨削圆度优于0.45μm的磨削效果,能满足各种高精度主轴部件套类零件高精度磨削。     

基于图像处理的粗糙边缘盲孔圆度误差测量

针对粗糙边缘盲孔圆度误差检测困难的问题,提出了一种基于图像处理技术的非接触式测量方法。通过搭建基于机器视觉的测量系统,使用CCD摄像机获取被测零件图像,利用图像处理技术对获取的图像进行预处理、二值化和亚像素边缘检测,并提出采用3σ准则和自适应滤波对边缘点进行去噪处理,建立圆度误差数学模型,实现粗糙边缘盲孔的圆度误差测量。初步实验结果显示,测量的重复精度为9.6μm,为粗糙边缘盲孔圆度测量提供了一种可行的方法。     

中心孔磨削方法

一、中心孔磨削和外圆磨削精度 在轴类零件的磨削加工中,一般都以中心孔作基准。因此,工件中心孔的精度是影响外圆加工精度的重要的因素。通常用中心钻加工出来的中心孔其不圆度是 50～180μm。而用这样的中心孔作基准进行外圆磨削时,得到的外圆的不圆度一般在 2～3μm。 但是,如果对工件中心孔进行磨削加工,提高其不圆度精度,然后再以它为基准来磨削工件外圆时就能得到 0.2μm的外圆不圆度精度。 表1是对5个试件进行试验磨削的结果。由表1可见,用车床加工出的中心孔,其不圆度在 8～10μm。中心孔经过磨削后,其不圆度大约可减少到 1/2。由于…     

基于亚像素边缘检测的液位测量系统研究

针对化工、医药等领域中透明试剂的液位测量存在精度低、智能化水平达不到要求的问题。文中在线阵CCD测量技术基础上提出一种非接触透射式的高精度液位检测系统,采用一维图像亚像素边缘检测算法确定液位边缘,再进行阈值比较与直线拟合分析,确定液位像素点坐标,实现液位快速高精度测量。经过多次实验验证,测量范围为5～25 mm时,误差低于10μm,分辨率优于5μm。     

三点法圆外径测量优化研究

为提高三点法圆外径测量方法精度,解决接触式测量精度低和易损伤工件等问题,文中进行了非接触式三点法圆外径测量优化研究。该研究对传感器布放角度进行优化设计,建立考虑传感器安装偏角误差的三点法圆外径测量的数学模型,直接使用解析的方法进行半径求解,避免了傅里叶变换所带来传递函数分母为零的频域特征损失。在此理论研究基础上,搭建了基于电容位移传感器的非接触式三点法圆外径测量装置。使用三坐标测量机建立标定坐标系,拟合测量出3支电容位移传感器的安装偏角,完成三点法圆外径测量装置的参数标定和误差修正。标定完成后应用该测量装置对已知外圆半径为18 mm的标准工件进行测量,6组不同位置的测量结果表明,未考虑传感器安装偏角误差时圆半径测量的最大偏差为19.6μm,标准差为11.9μm,修正传感器安装偏角误差后圆半径测量的最大偏差为3.3μm,标准差为2.2μm,优化的测量方法标准差显著减小,验证了方法的有效性。     

非接触三点内径测量法中角度安装误差的校准方法研究

由于操作简便，非接触三点内径测量法常用于工业现场测量。为提高工件内径测量精度，对在安装中无法避免的位移传感器角度安装误差进行分析建模，提出了一个新的考虑角度安装误差的非接触内径测量模型及一种基于多观测位置联立方程的误差校准方法。通过仿真分析了模型中观测位置数、工件内径尺寸与其他参数的设置对校准结果的影响，确认了在观测位置数大于4时即可实现对误差的校准。最终，使用激光位移传感器构建内径测量系统并开展实验，验证了角度安装误差校准方法的有效性，圆工件的内径测量的绝对精度与重复性精度分别在0.6μm与0.4μm以下。     

非合作目标姿态测量的嵌入式算法

针对一系列含有圆和直线特征的航天器,提出了基于嵌入式算法来实现非合作目标的姿态测量。该算法在现场可编程门阵列(FPGA)中完成边缘点的检测和边缘图像的细化;在数字信号处理器(DSP)中通过基于弧段的快速椭圆检测方法检测目标上的椭圆特征;同时用快速高精度的二次Hough直线检测方法检测目标上的直线特征。最后,针对实际在轨任务进行了地面模拟实验,基于椭圆特征和直线特征计算了目标飞行器和一个CCD相机的相对姿态。结果显示:该嵌入式方法所需资源较少,更新率优于3Hz;其测量精度随着测量距离的变大而变差,同一距离3个方向的测量精度不同,近距离(小于4m)、深度方向的测量精度优于100mm,其他方向最高优于60mm,角度精度优于1°,满足嵌入式系统对资源、在轨更新率和精度的要求。     

车轮踏面不圆度快速测量装置创新设计

为实现现场快速测量车轮踏面不圆度情况,创新设计了 一种便携式车轮踏面不圆度快速测量装置,由机械装置、测量装置、数据采集与处理等3部分构成;设计中利用三点定位及导向轮反向设计实现了测量过程中的精准定位,选用的高精度千分表及旋转编码器脉冲触发实现测量数据的实时采集与存储.测试结果表明:测量精度达1μm,耗时1 min/车轮,测量数据量1 000+个/车轮;为现场列车车轮踏面不圆度的快速检测表征提供了一种重要测试手段.     

用于大尺寸工件的动态长度测量系统

针对移动大尺寸工件的表面形貌特点,利用二维激光三角法构造出水平和垂直虚拟测量基准面;结合多传感器融合准则,建立了一种新型的大尺寸工件测量模型,并利用该模型实现了移动工件两端端面到虚拟测量基准面的位移非接触测量。采用误差分离方法自修正理论误差和运动误差的影响;结合人机交互界面,研制了高精度、低成本的移动大尺寸工件长度自动检测系统。利用该系统对在(1 000±25)mm内以不同速度运动的圆柱体大尺寸工件长度进行检测,得到的检测分辨力为10μm、检测精度为100μm、工件移动速度为5cm/s。实际运行结果表明,该系统安全、稳定、快速,可满足工业在线生产中对同类型规则的大尺寸工件控制和检测的要求。     

基于三坐标测量机的凸轮测量技术研究

提出一套基于三坐标测量机(CMM)的凸轮廓线测量技术,通过语言编程,对变量进行赋值与变换、数值运算、条件判断与循环,编制了通用性强、可供调用的子程序,相关检测时可直接调用,确定了采样点数和采样点的布置方案、测头补偿及定位、测量路径的规划.并通过平面凸轮和圆柱凸轮测量实例说明,该技术使得凸轮廓线检测全部由CMM自动控制,并且可以利用CMM和各种逆向工程软件相衔接,实现产品表面CAD模型重构的功能.     

基于光电测量的等距型面轴的检测

根据等距型面曲线的廓形特征设计了一个新型的等距面轴的检测系统并研究了其检测方法和数据处理,并应用实例与在三坐标测量机上测量的结果进行了相对比较。结果表明该方法适用大批量产品的检测,能够较为精确地检测出等距型面轴的评价参数,对于评价等距型面轴的加工质量有一定的实际应用价值。     

基于新型超声测距的精准对靶测控仪

提出了一种基于新型分离式直射超声测距的精准对靶测控仪设计方案.方案中运用分离式超声发射和接收传感器实现快速测距,采用单片机实现测距精度的提高和对靶控制.在软件设计中采用了嵌入式C语言代码与汇编的混合编程技术,进一步增强了测距测控仪的稳定性.测试结果表明:分离式直射超声测距法有效提高了测距速度和自动对靶精度,系统能够很好地满足实用要求.     

基于三坐标测量臂的大尺寸模板精度测量

本文重点研究工件尺寸大于其测量范围的零件测量方法,巧妙应用蛙跳算法实现了大尺寸凹凸模定位销、型腔孔柱定位尺寸及各型腔孔柱圆柱度、分形面的平面度等精度的综合测量。通过对凹凸模的测量结果进行形状和重合精度对比表明:凹凸模的定位销直径一致性较高,凹模的型腔孔直径较凸模柱的直径均匀,部分孔柱的重合精度较差,对中性最大偏差达到3.039mm。因此,需要改善该凸模的加工方法和夹具定位设计方案,提高其与凹模的重合精度。     

基于特征模型的三坐标测量机自动检测

基于CAD模型测量是坐标测量的发展方向,特征模型不仅包含了确定的几何形状信息,还包含了尺寸公差、形位公差、粗糙度以及工艺信息等各种属性。本文结合PowerINSPECT测量软件阐述基于特征模型实现自动检测涉及的关键技术,并对数模导入、对齐定位、编制检测程序、公差评估等多个方面进行了论述。     

基于三坐标测量机的盘形凸轮廓线测量

介绍了盘形凸轮廓线的形成,利用三坐标测量机对盘形凸轮廓线进行测量,讨论了测量原理、方法、数据输出以及对CMM测头直径的补偿。     

位移软测量虚拟仪器测试系统

将软测量技术方法运用到火炮后坐位移量测试系统的设计中,克服了以往测试系统的缺点.对系统的物理模拟试验表明,该技术方法原理可行,性能稳定.解决了往复、高速、大位移的测试难题.     

基于CNC齿轮测量中心的回转体通用测量方案

传统的回转体检测仪器存在无法通用测量、检测效率低、受人为因素影响等缺点。通过分析回转体工件的结构特点及测量难点,提出采用旋转拉伸曲面的数学表达式和样条方程的快速算法来解决现有问题。基于三维CNC齿轮测量平台开发了高效率、高精度在线回转体通用测量软件,可实现多种回转体工件的通用测量。     

基于人工免疫算法的三坐标测量机路径规划

为了提高三坐标测量机(CMM)的测量效率,提出多色集合理论模型与人工免疫算法相结合的方式规划CMM自动测量路径。通过待测特征与测头特征、测头角度和待测面的关系建立多色集合围道矩阵,然后进行合取运算建立合取围道矩阵;结合多色集合理论约束模型,采用人工免疫算法,优化全局测量路径。实例表明,该算法提高了三坐标测量机自动检测效率,并已用于实际检测,具有一定实践意义。     

在齿轮测量中心上用“极坐标法”测量渐开线齿廓

近年来,已几乎被淘汰的"极坐标法"又重新成功地用于在齿轮测量中心和成型齿轮磨床上测量渐开线齿廓。文中论述了借助用球规精确校准3D(或2.5D)测头的测针位置;用"测头扫描"技术控制测量运动;以测头预偏位来抵消测针球心偏置和专门的数据采集方式等技术手段,使测量的精度、效率和方便性得到新的提高的方法。