大型管道快速测量与建模技术研究及应用

为了提高大尺寸管道测量效率和测量精度,搭建了一套具有快速、高精度、密集点云采集、实时数据处理等功能的扫描测量系统。基于坐标系变换理论,提出了一种数字摄影测量技术、双目结构光扫描技术和逆向工程重构建模技术的组合式测量方案,快速便捷地获得大范围高密度的物体表面点云,并利用三维重构软件对物体表面测量数据进行曲面重构,利用误差合成理论对测量及曲面重构过程中的误差进行了分析,论证了该方法在理论精度上满足工业生产对逆向工程的要求。将该组合式测量系统应用于大型锻造管道的测量重构,在效率和精度等各方面都取得了良好的效果。     

利用压电原理的直线电动机及控制

为实现微小位移要求,驱动电动机应具有高分辨率及稳定、大行程的能力,其控制应具有较高的自动化、智能化,现在广泛采用磁致伸缩及电致伸缩等方法实现以上目标.本文介绍了一种利用电致伸缩原理,用压电转换元件的变形带动传动轴完成精密直线位移的电动机.它不同于普通的电动机,它有独特的运动原理和控制思想,是一种特殊的机械结构和电气控制的完整系统,该电动机不加任何减速机构直接可以实现纳米级的连续微位移,并具有一定的带载能力.     

利用信号拼接提高调频连续波激光测距系统的分辨力

提出了一种对等频率间隔的采样信号进行拼接来提高调频连续波激光测距系统的测距分辨力的方法。研究了调频连续波激光测距的原理,设计搭建了基于一种双干涉系统的光纤调频连续波激光测距系统。利用辅助干涉系统产生的时钟信号对测量干涉系统的信号进行等光频间隔的采样,然后对采样信号进行拼接。使用LabVIEW设计了信号错误检测处理、采样和拼接的信号处理系统。利用该测距系统进行了实验验证,结果显示,将等光频间隔的采样信号进行拼接的方法可以突破激光器扫描范围的限制,减少光源非线性的影响,从而提高系统的测距分辨力。得到结果表明,在测量距离为8.7m时,该系统的测距分辨力可达70μm,30组测量结果的重复性标准差为35μm。     

断路器机械磨合试验台测试方法及软件设计

本文介绍了所研制的断路器机械磨合试验台的测试方法和软件设计,以国产多种断路器为研究试验对象,选用工控机、伺服系统、高速数据采集卡和光电开关等硬件,设计了一套断路器寿命自动试验装置.使用Labview软件,采用多进程技术设计了针对不同型号产品自动寻找基准位置、按照指定要求自动完成寿命试验过程、数据库存储查询及打印等多功能的图形用户操作界面(GUI),并进行了安全提示和产品保护设计.对断路器的机械寿命和电寿命提供可靠的评估.     

基于图像灰度的目标快速检测算法的研究

在高速、宽幅的纸病视觉表面缺陷检测系统中,必须快速有效的检测出可疑目标,以满足大数据量的实时检测要求.在分析传统的差影减法实现目标检测算法的的基础上,基于灰度数学形态学原理,采用Top-Hat运算去除图像噪声并完成纸病图像的可疑目标的快速检测.实验表明,基于图像灰度的目标检测算法快速、健壮,抗噪性能好,实现了可疑目标的快速检出.     

基于蒙特卡罗仿真方法的大尺寸测量不确定度分析

为评价大尺寸测量不确定度,特别是多站融合测量不确定度,引入蒙特卡罗仿真方法.该方法根据各传感器单元的概率特性重复采样,生成测量结果的样本,统计样本得到坐标测量不确定度,并利用计算机可视化样本的三维散点图.通过不同样本数对运算时问和准确性影响的实验,确定样本数为500.以激光跟踪仪为例进行实验,比较蒙特卡罗法、统计法和解析法三种方法得到的不确定度结果,吻合情况较好,其中与解析法比较最大偏差仅为2.7 um实验结果表明,蒙特卡罗仿真方法可以准确评价大尺寸测量仪器及多站融合测量不确定度,融合精度优于各局部精度.     

基于激光测距的大尺寸测量应用研究

为了实现工业大尺寸几何形状的测量,基于激光测距原理,构建测量系统,提出通过极坐标转化为直角坐标系的方法,在二维平面内拟合测量对象的表面轮廓.首先,从多种反射率材料分析激光测距测距延迟时间.然后,以800mm标准宽座角尺对激光测距仪进行了精度校准,标准差最大1.5mm,最小值0.2mm,适于大尺寸测量范围.利用Visual C+ + 6.0中MSComm控件实现了激光测距仪与计算机之间的数据通信.最后,以800mm标准宽座角尺和凹凸海绵表面为测量对象,利用本方法进行实验,得到了相应表面轮廓,并计算了标准角尺拟合直线的标准差最大为0.7mm.实验结果表明,测距仪毫米级精度可以实现二维平面拟合,体现了手持式激光测距仪在工业大尺寸测量方面的应用前景.     

基于手持式激光测距仪的大尺寸测量应用研究

提出了一种基于手持式激光测距仪的大尺寸测量系统及方法.分别通过以手持式激光测距仪和增最式光电编码器为核心的测距及测角单元获得目标测量点的极坐标;再南运动控制器、驱动器、执行电机等构成的伺服控制系统,带动测距仪完成工件的扫描测量;然后在极坐标系下利用最小二乘拟合法进行数据处理,并对一钢质圆环内径进行了测量,测量半径标准差为0.2mm.最后,研究了多站组合测量模式及坐标配准方法.     

激光制导测量机器人控制算法研究

激光跟踪测量系统是目前最新型的空间大尺寸坐标测量系统之一,具有精度高、实时快速、动态测量等特点;但在测量大型被测对象时,人工布点及测量过程繁杂,测量效率低,并造成被测对象几何形状变形,严重影响其测量精度.为解决以上问题,提出了新型的"光束运动一光靶跟踪"激光跟踪测量方法,并在此理论基础上,研究激光制导测量机器人技术,研制并开发了一种能够在水平和垂直被测对象表面上运动的小型轮臂复合式激光制导测量机器人.建立了机器人轮式运动学数学模型并对其运动特性进行了分析,给出了机器人位置跟踪控制算法、姿态跟踪控制算法和路径规划算法.通过激光跟踪仪和三坐标测量机对所提出控制算法进行了实验验证,结果证明了该算法的有效性与正确性.     

分段制造中大尺寸测量的关键算法研究

组建由激光跟踪仪和数据处理软件组成的计算机辅助测量系统.对分段制造中大尺寸构件的几何量信息进行评价.并对其中的激光测距系统进行横向和径向误差补偿.以半径约束最小二乘法解决了分段构件拟合信息不足的问题,提高拟合精度.用仿真和实际实验结果验证了该算法对噪声的鲁棒性增强.利用最佳适配算法将多站的测量统一到CAD全局坐标系下,并与CAD比较偏差.以隧道构件为研究对象,应用于隧道构件生产厂家质量控制中.