面向等离子熔射快速制模可视化系统的三维形状检测技术

提高金属原型等离子熔积成形的精度是使该技术走向实用化的关键之一。本文将傅立叶变换轮廓法用于等离子熔积成形过程中零件的三维形状检测，来对模型的尺寸和成形过程工艺参数进行修正和补偿，提高成形精度。文章详细论述了该方法的测量原理、零件形状与所求得的相位之间的关系，建立了三雏形状测量的系统构架，最后给出了测量结果并提出了误差来源和改进措施。     

基于造型历史过程的零件三坐标测量信息获取

针对零件三坐标测量所需检测信息的获取要求,在通用三维CAD软件Pro/E环境下,将生成三维零件模型的造型历史过程作为信息的提取顺序,从零件模型特征元素树中提取出零件造型常用体素几何信息和由任意截面形状拉伸或旋转而成的复杂特征几何信息,并从模型数据中提取出公差信息,根据测量要求对属于同一特征的公差信息进行几何信息关联匹配。通过该方法所提取的零件检测信息,可为零件三坐标测量规划提供数据基础。     

基于光学三角法的非接触测量技术及应用

本文对基于光学三角法的非接触测量技术的原理、数据采集与控制系统、精度分析等问题进行讨论，分析和预测了其在三维形状自动测量、体积测量、机器人范围探测、改装现有接触式测量装置中的应用前景。     

Dynaform软件在隔热环成形中的应用

随着航空发动机的不断发展提高,发动机上的钣金冲压零件的壁厚越来越薄,零件形状越来越复杂,尺寸精度要求越来越高,零件成形难度也越来越大。在钣金冲压成形过程中,经常会发生板料成形回弹、起皱和开裂等现象,这些现象直接影响到冲压零件的成形质量。隔热环是典型的薄壁钣金件,本文通过板料成形CAE软件Dynaform,模拟分析零件成形过程并指导零件成形,确定合理的成形工艺方案。     

面向连续体机器人精密操作的多芯光纤三维形状与位置测量误差研究

针对复杂封闭空间精密操作中连续体机器人三维形状与位置高精度测量问题,提出基于多芯光纤形变传感方程与三维形状重构算法的误差分析及校正方法。基于多芯光纤传感结构特征和三维空间几何变换原理,推演建立了多芯光纤三维形状与位置测量的关键方程和算法。采用关键模型算法驱动方法,系统性地分析了传感光纤关键参数误差、信号解调误差、传感方程与重构算法误差、环境温度变化等对测量精度的影响,确定了主要误差源及其定量影响程度。通过误差溯源,建立了测量系统关键参数标定与误差校正方法。构建了七芯光纤测量实验装置,实验验证了方法有效性。研究结果表明,所提方法可实现系统测量误差溯源、定量分析与校正,有效提高多芯光纤三维形状与位置测量精度,在连续体机器人精密测量领域具有应用价值与前景。     

集成化柔性激光加工系统的误差检测及其补偿

基于集成化柔性激光加工系统的特殊框架结构和为满足测量及加工精度要求，针对加工系统的整个框架和机器人腕部分别建立了相应的误差补偿几何模型。利用三维激光跟踪干涉仪对激光加工系统进行了检测，并根据检测结果结合相对应的补偿模型对系统进行了实时软件误差补偿。测量和加工试验及干涉仪的检测结果显示所建误差补偿模型合理，系统满足测量和激光加工的精度要求。     

基于零件特征的逆向建模技术研究

在产品设计生产过程中,有些零件无法在设计阶段直接进行理论模型设计,需要根据现场实际情况先加工多件零件,并应用于产品装配,再按照加工实物开展三维模型设计,然后进行零件批量生产。经过测量方式设计的三维模型通常与实物误差较大。但是通过逆向技术能够获得精度很高的实物的三维模型。在飞机生产过程中,通过研究逆向建模技术,对实物进行逆向扫描,采集点云数据,并基于零件特征分析进行三维模型设计,这样既提升了三维模型的设计效率,又可以很高的精度保证三维模型与实物的一致性。该文在研究过程中,选取具有一定通用特征的钣金零件和机加零件作为实验对象,应用逆向扫描技术获得点云数据,基于零件特征进行三维模型设计,通过验证两类零件均满足设计和生产需求。逆向建模技术能够应用于飞机生产过程中的模型设计和零件制造。     

大型铸件自动化三维测量与精度检测技术

面结构光三维测量技术具有非接触、速度快、精度高等优势,广泛应用于铸造、锻造等领域。将面结构光三维测量技术与六关节机器人、高精度导轨和高精度电动转台相结合,设计自动化三维测量与精度检测系统。利用机器人和转台具有极高的重复定位精度这一特性,将不同方位的测量数据统一到同一个坐标系下,实现无标拼合;利用铸件的几何特征规划测量视点;利用标准量块验证整个测量系统的绝对测量精度和重复测量精度。该系统能够自动测量铸件点云数据并将其与设计图进行自动对比,自动出具检测报告,实现铸件加工精度的自动化检测。试验证明,该系统可自动完成铸件的精度测量,系统精度达到0.10mm,能够满足铸件加工精度的检测要求。     

三维复杂零件修边线快速预示方法

为解决传统的修边线预示方法在三维复杂零件修边线求解过程中所存在的诸多困难,在一步逆成形法的理论基础上,提出一种以单元层的方式进行初始几何展开的方法,将需要翻边的网格按节点相邻单元关系逐层展开到三维凹模面上,采用滑动约束面的办法对上一步展开的网格进行光顺处理,来消除重叠或畸形网格,从而得到一步逆成形法所需的三维初始解网格,经过一步逆成形法的塑性迭代求解计算能够快速获得精确的三维复杂零件修边线.先选取一个带有翻边的零件预示出其修边线,用该修边线所确定的初始板料进行翻边成形过程仿真,成形模拟后零件的翻边高度与设计高度进行对比,误差满足要求,再选取一个典型的预示修边线的实例对该算法进行验证,模拟值与试验值相比较的结果同样满足工程实际要求,表明该算法具备了足够的求解精度并且可以处理复杂形状的零件.     

汽车前轴锻件高温在线自动化三维测量与精度检测技术

车桥是汽车工业的重要零件,车桥零件的生产主要采用热锻方式。基于工业机器人和面结构光的自动化三维测量设备在汽车工业已有应用,但仍然无法对高温锻件进行直接测量。为了实现高温锻件自动化三维测量,提出了一种针对高温物体测量设备的主动温度控制方法,维持了整个测量过程中设备内部的温度恒定,成功实现了对高温车桥锻件的在线自动化测量,并已经在实践中得到了验证。     

3D measurement of crater wear by phase shifting method

In this paper, a new method of non-contact tool wear measurement is presented. It employs a phase shifting method using fringe patterns to measure crater wear by constructing a 3D map of the tool insert. Four fringe patterns with various phase-shifts are projected onto the rake face of the tool upon which four gray-level images are captured. By solving and then unwrapping the phase map with the four images, a 3D profile of the tool is obtained to provide the overall size of the crater wear land. Sample tool inserts with various crater wear surfaces have been evaluated with the method and the results demonstrate that the system is robust to ambient light and is accurate and applicable for use in real industrial environment to measure crater wear.     

Measurements of fillet weld by 3D laser scanning system

The external geometry of a fillet weld affects not only the quality but also the safety of a structure. Two parameters that influence the geometric quality of a fillet weld are the weld size and the weld surface profile. A 3D laser scanning measurement system integrating the techniques of reverse engineering is adopted in this study to provide a more accurate measurement of the weld profile. The section profiles of the external weld geometry along the longitudinal axis of the weld are generated by the measured data set through CAD software. A computer programme based on the AWS Structural Welding Code is used to judge the acceptability of a fillet weld based on the CAD section profile of the weld. The proposed 3D laser scanning system with integrated CAD software can provide a more accurate and efficient method to estimate the geometric quality of a fillet weld .     

一种基于相移技术的物体表面三维轮廓测量方法

提出一种将阴影莫尔条纹法与相位测量技术相结合的物体表面三维轮廓测量方法 ,该方法利用电磁铁和精密机械部件对光栅进行定位控制以实现精确相移 ,并采用三步相移技术对CCD摄像机采集的物体表面形貌莫尔条纹进行相位解调 ,可有效实现物体表面三维轮廓的高速、高精度自动测量。     

运用PLC和SQ对系统三维运动的自动控制研究

针对工业过程控制中存在很多三维运动控制的现象,对该类系统的运动特性做归纳总结。建立此类运动的通用控制目标,运用PLC技术对系统进行手动或自动控制方式下的三维混合运动或者单维运动,该控制方法采用限位开关对系统的运动轨迹进行限位,它适合于所有的三维运动。在具体应用中,只要通过实时改变行程开关的位置就可以达到运动控制的目的。通过试验和应用在三维运动混合机的运动控制中,取得了良好的控制效果。     

利用激光反馈测量物体三维形貌

利用激光反馈来测量物体的三维形貌,根据物品表面的离焦量与激光器输出功率的关系,给出一种深度信息的测量算法,并建立一种物体三维形貌测量系统。系统扫描物体表面的每一个点,通过对每点最大电压信号的测量判断并记录扫描平台运行的距离,从而实现每点的深度信息测量,最终完成三维形貌测量。通过实验,完成了对样品局部的三维测量,证明了深度方向测量的可行性,并分析了实验中的影响因素。     

非球面补偿板三维面形检测方法的研究

本文对准直激光束检测非球面方法进行了研究。它不用接触被检件表面,同时也无须处理干涉条纹。测量时只要保证激光细束保持一致的入射方向扫描被检表面,用CCD光电探测器检出面形的斜率变化,而后在扫描范围内积分便能获得面形高度。本文以测量光学系统中用于波面补偿目的的旋转对称镜面为例对测量系统进行分析。该系统不仅可以进行一维测量,通过转台旋转亦可进行二维测量,通过面形重构获得三维的被测体面形。给出了三维面形重构方法,并编制数据处理软件,可以把测量数据处理成高度曲线或三维面形。     

非球面补偿板三维面形检测方法的研究

本文对准直激光束检测非球面方法进行了研究。它不用接触被检件表面,同时也无须处理干涉条纹。测量时只要保证激光细束保持一致的入射方向扫描被检表面,用CCD光电探测器检出面形的斜率变化,而后在扫描范围内积分便能获得面形高度。本文以测量光学系统中用于波面补偿目的的旋转对称镜面为例对测量系统进行分析。该系统不仅可以进行一维测量,通过转台旋转亦可进行二维测量,通过面形重构获得三维的被测体面形。给出了三维面形重构方法,并编制数据处理软件,可以把测量数据处理成高度曲线或三维面形。     

基于工业机器人的三维形貌自动化测量系统

为了满足工业产品在线形貌测量的需求,设计了基于机器人的三维形貌自动化测量系统。对系统组成和系统工作过程进行了阐述,针对扫描测头测量范围有限的特点,提出一种基于标记点的图像拼接方法。试验表明,该系统能够反映被测物表面的基本情况;该方法能够避免繁多的标记点,对被测物影响小,保持被测表面的原有形貌,自动化程度高,能够适用于工业生产的在线测量。     

Three-dimensional shape optical measurement using constant gap control and error compensation

The optical laser displacement sensor is widely used for noncontact measurement of the three-dimensional (3D) shape profile of the object surface. When the surface of an object has a slope variation, the sensor gain is proportionally varied according to that of the object surface. In order to solve the sensor gain variation problem, the constant gap control method is applied to adjust the gap to the nominal distance. Control error compensation is also proposed to cope with the situation even when the gap is not perfectly controlled to the nominal distance using an additional sensor attached to the actuator. 3D shape measurement applying the proposed constant gap control method shows better performances rather than the constant sensor height method.