基于三点法的回转窑轴线在线测量系统

论述了一种基于三点法的大型回转窑轴线在线测量新方法,该方法不仅能够测得回转窑筒体回转中心的动态变化情况,同时还可以测取轮带和托轮的直径以及它们的变形情况。应用该方法,设计研制了一种新型大型回转窑运行轴线动态测量系统,由基于ATmega128单片机的下位机数据采集系统和基于PC机的上位机数据分析处理系统共同构成,通过USB口实现上下位机的通信。该系统具有结构简单、安装使用方便、测量精度高等特点。     

基于机器视觉的刀具状态在机检测方法的研究

针对目前刀具状态检测方法的各种不足,本文提出了一种基于机器视觉的刀具状态检测的方法,可以在机状态下对铣刀等回转体刀具进行自动尺寸测量和切削刃逐齿磨损检测。基于本文所提出的方法,建立了一套专用的回转体刀具在机测量系统,包括在机测量装置、控制箱和软件系统。可以在机状态下自动化地实现整个测量流程,提供了实时的刀具数据便于加工现场的及时处理,提高了加工效率和加工质量。     

两轴转台结构光三维扫描仪及多视自动拼合

提出了一种基于结构光的两轴回转式视觉测量系统.介绍了测量原理,系统组成及控制流程,建立了基于两轴转台的点云回转拼接模型;提出了基于测量数据的两轴转台位姿标定方法,在转台绕摆动轴转动过程中对按一定布局固定在转台上的2个标定球进行不同视角测量,通过数据分割得到每个球的数据并计算其球心,2个标定球球心所在圆的圆心精确标定了转台摆动轴轴线,同理标定出转动轴的初始轴线,通过计算得到转动轴在任意视角的方位,从而精确标定了两轴转台的位姿;通过利用高精度三坐标测量机在空间模拟两轴转台运动,对该标定方法进行精度评价;实现了对小特征零件的快速测量,并以转台标定位姿为实现了多视自动拼合.     

径向哈特曼动态测量控制

径向哈特曼像质检测系统(RHTS)是一种新型的大口径光学检测系统,在室内不用大口径标准平面镜就可以实现光学系统的检测.目前,RHTS存在测量时间长、图像采集数据量大、以及在测量过程中,温度、噪声等周围环境的不稳定因素对系统的测量结果影响严重等问题.在测量大口径光学系统的过程中,基于对该系统控制流程的分析,本文提出了动态测量控制方案,设计出满足该动态测量所需要的控制电路,并采用新的数据采集处理方法,实现了径向哈特曼的快速动态测量,减少了系统测量时间.     

刀具磨损监测系统的实用化研究

为了实现刀具磨损监测系统的工业应用,根据常规的刀具磨损检测理论,通过对大量不同状态的实验数据进行分析,提出了刀具磨损监测系统的实用化模型,并将其应用于车床的刀具状态监测.实验结果与工具显微镜离线测量数据吻合,表明提出的监测模型有效地实现了多种加工方式、任意加工条件、任意工件及刀具组合的刀具状态监测.     

大型结构件数控加工在位计量检测技术研究

在位计量检测以加工机床为硬件载体,实现加工、测量一体化,对提高产品质量和生产效率有重要意义。介绍了数控加工在位计量检测系统的组成与方案的实现过程,对系统的性能进行了现场试验,结果表明大型结构件数控加工在位计量检测系统可对大型数控加工零件工艺过程中的尺寸和形位误差进行准确在位测量,大大缩短了大型数控加工件的定位时间,有效提高了一次装夹加工的效率和合格率,避免了工件的二次装夹,降低了生产成本,为数字化装配提供有力保证。     

基于薄膜热电偶的超精密车削瞬态切削温度的测量

为了实现超精密车削温度的在线测量,本文研究了一种基于薄膜热电偶的测量瞬态切削温度的方法.以切削刀具的刀尖作为镀制薄膜的基底,通过磁控溅射方法制备了Si O2绝缘薄膜和Ni Cr/Ni Si薄膜电极,制成了带有测温传感器并且可以进行超精密车削加工的PCBN刀具.文中对该薄膜热电偶温度传感器进行了标定,得到其塞贝克系数并采用该刀具对PMMA材料进行了超精密车削加工实验,实验结果表明该方法能够有效地测量出加工过程中的瞬态切削温度.     

典型形位误差对力矩电机转矩静态测量的影响及补偿

为了减小力矩电机转矩测量中零件的加工制造误差和系统的装配误差对设备测量精度的影响,从影响转矩测量结果的力矩电机定子、转子之间的轴向误差和力矩电机测量装置中转矩传动轴与力矩测量轴之间的径向误差两方面出发,从理论上分析两种误差对于测量结果的影响,并通过最小二乘线性拟合的方法,确定他们与转矩测量结果之间的关系.基于该关系模型,利用Romer Multigage三坐标测量机测量的力矩电机定子、转子的轴向误差和力矩电机测量装置中的径向误差值的大小,就可以预测这时的转矩测量偏差,从而对转矩测量结果进行补偿.实验表明,该方法减小了轴向误差和径向误差对力矩测量结果的影响,提高了转矩测量结果的准确度.     

错齿BTA深孔振动钻削刀具系统径向减振特性研究

BTA深孔钻削刀具系统刚性差,加工过程极易发生多个方向的颤振,而刀具颤振对孔的加工精度和刀具的使用寿命具有重要影响。根据错齿BTA内排屑深孔钻刀具系统的特点,构建了深孔钻削过程刀具系统径向动力学模型,通过其特征方程研究了径向动力学特性。为了获得普通钻削与振动钻削条件下刀具系统径向振动的行为特征,将切削加工过程离散为满足状态方程连续条件的多个微小切削单元,并采用差分方程求解方法给出了普通钻削与振动钻削过程刀具径向振动位移的数值解。仿真和实验结果表明,所建立径向动力学模型的求解结果与实验结果相吻合,振动钻削对刀具系统径向振动具有较强的抑制效果,与普通钻削相比,孔加工圆度和表面粗糙度都有了明显改善。     

基于色散共焦原理的内径测量技术研究

为了满足小口径深孔类零件的高精度非接触测量需求,研制了一套适用于较大测量范围的高分辨力光学测量系统。利用色散共焦测量原理,建立了微位移量系统,结合光谱分析技术,形成了高分辨力光学测量系统。首先,基于色散共焦原理,设计了色散物镜结构;其次设计爬行结构,利用电机带动反射镜旋转,完成深管不同截面的径向几何尺寸测量;再次,通过最小二乘法以及误差分析与补偿,对系统误差进行分析;最后通过搭建实验平台验证。结果表明：该测量系统可实现小测量范围达到5 mm,测量误差优于3.3 μm,具有测量精度高、测量范围较大、结构紧凑等优点,对解决小尺寸深孔类零件内径测量难题具有重要实用意义。     

大锻件热态在线尺寸测量关键技术研究

根据大锻件制造工艺要求,开发出一套新型的大锻件尺寸测量系统,实现对高温热态发光锻件在线或离线情况下的长度和直径(或高度)尺寸测量、轮廓测量,并可在锻件不旋转的情况下获得锻件在轴向或径向截面内的完整几何轮廓,同锻件工艺尺寸图对比;还能实现锻造过程中的到位尺寸预警功能。提出一种新的用比色温度传感器进行尺寸测量的边缘检测法。     

基于径向基函数网络的刀具磨损识别

提出了一种基于灰色关联度优化网络神经元数目和径向基函数网络用于刀具磨损量预测的方法.以选取合理的涵盖影响刀具磨损的有关因素,采用不同切削条件下铣削加工过程刀具后刀面磨损的多组实验数据对网络模型进行训练以及对刀具磨损量进行估计和预测,预测结果与实际基本吻合.结果表明,该方法克服了用一个多元线性公式描述由切削条件和切削带来的后刀面磨损量的变化的刀具磨损高度非线性模型方法的缺陷,对于与刀具磨损量相关因素的非线性本质较易准确表达,所建立的刀具磨损网络模型可以较满意地计算出不同切削条件下刀具后刀面的磨损量.     

基于最小二乘法与MATLAB软件的动态称重数据拟合

车辆动态称重系统是一种测量行驶中车辆质量的检测系统.本文基于最小二乘法原理及多项式拟合的方法,并利用数学软件MATLAB程序,通过对动态称重数据进行分析,得到了不同速度下动态称重数据的拟合曲线.并根据拟合图形的变化规律,进一步进行修正,使得检测车辆在某一规定的速度下,所测得的称重数据尽量接近实际质量.     

激光扫描尺寸形状自动检测系统的研究

本文介绍了激光扫描尺寸形状自动检测系统的组成及工作原理，利用该系统可对回转体类零件的径向尺寸、轴向尺寸以及形状进行自动非接触测量，具有功能多、测量精度高、速度快、测量结果显示和打印等特点．     

基于视觉识别技术的非接触螺丝尺寸的测量

介绍了一种基于机器视觉技术的非接触式螺丝尺寸的测量。该测量方案利用CCD相机采集图像,集成两套视觉测量系统,分别采集螺丝侧面和顶面图像,一次性测量三维尺寸,经过视觉技术可获得清晰的螺丝尺寸,再利用相关几何运算测量出各个螺丝几何参数,实现螺钉非接触螺丝尺寸的测量。本文重点介绍了基于视觉识别技术的非接触螺丝尺寸的测量,为螺丝的尺寸测量提供了一种解决方案。     

三维调制靶模板的快速刀具伺服加工技术

采用快速刀具伺服技术(FTS)实现了非回转对称三维调制靶模板的精密车削加工.阐明了调制靶模板车削加工的基本原理,并提出一种基于坐标变换的金刚石刀具几何参数选择方法,推导了车削加工此类表面时金刚石刀具刀尖圆弧半径、前角和后角所需满足的条件.基于此提出了一种基于三次Hermite插值的刀尖圆弧半径补偿算法,并详细讨论了插值节点的计算方法.由刀尖圆弧半径补偿仿真结果可以看出,此补偿算法精度优于2 nm.在自行研制的精密金刚石车床上实现了X、Y方向上波长均为100μm、幅值均为0.7μm的正弦网格调制结构的加工.采用白光干涉仪对所加工的调制结构进行测量,并提取二维轮廓进行分析,其轮廓误差为0.31μm,表面粗糙度为13.3 nm.测量结果表明采用基于快速刀具伺服的非回转对称车削是实现三维调制靶模板制作的有效手段.     

大型镜面大误差范围相位恢复在位测量研究

研究了一种基于相位恢复技术的新型镜面测量方法,用于测量大型光学镜面研抛加工过程中较高较陡的面形误差,为光学镜面加工中误差收敛的过渡阶段提供可靠的定量在位测量方法。文中构建了基于离焦光场的相位恢复测量系统并设计适用于大误差检测的相位恢复算法。分析了各种误差因素以及系统测量精度以及测量范围。对一面口径150mm球面反射镜进行了在位测量实验。相位恢复测量与干涉测量结果一致。理论分析和实验都表明该方法切实可行,检测范围和相对精度满足加工要求,具有良好的应用前景。     

造影图像序列中动脉血管的三维测量

针对X射线心血管造影图像的后处理问题,本文提出一种采用两个近似正交的单面X射线造影图像序列对冠状动脉的三维形状和运动参数进行定量测量的方法.该方法首先采用snake技术从两个角度的图像中重建出各时刻的三维血管轴线.根据三维重建和二维提取的结果,完成对血管形状参数(如长度和腔径)的测量.然后将血管运动场的估计转化为对相邻时刻间血管分支轴线的逐点匹配,并获得位移幅值和运动轨迹等重要参数.最后分别采用模型的X射线图像、计算机模拟数据和临床图像对该方法进行了验证.实验结果表明,该方法是可行的.     

圆锯片的CCD图像测量

基于CCD的图像测量技术,对圆锯片采集四幅不同区域的局部图像分别进行数字图像处理.测量参数为圆锯片内孔直径及其圆度误差、外圆直径、齿尖角、径向前角和径向后角.实验对象为杭州小林金刚石刀具有限公司生产的BT刃型合金锯片,测量结果如下:内孔直径为25.212 mm±0.022 mm,外圆直径为193.643mm±0.169mm,内孔圆度误差为0.012 mm,齿尖角为59.966°±0.282°,径向前角为15.333°±0.199°,径向后角为14.700°±0.159°,各参数符合圆锯片的技术要求.     

基于形状匹配的刀具在机监测方法研究

针对精密加工过程中对刀具切削刃形状监测的需求,本文对基于形状匹配技术的刀具在机监测方法进行了研究.设计并搭建了刀具在机图像采集系统;利用改进的Brenner自动对焦算法实现刀具图像的高质量采集;通过改进的Canny算法计算边缘点位置和梯度方向向量,实现刀具切削刃的轮廓描述;最后根据计算在机获取的刀具切削刃和原始切削刃形状的匹配度来判定刀具是否磨损.实验表明,本文算法得到的刀具监测系统的监测结果与后刀面磨损量VB具有很强的相关性,且具有稳定性好、效率高等优点,因此形状模板匹配算法的匹配度可以作为刀具磨损的判断依据.