基于消隐点的线结构光传感器光平面标定方法北大核心

光平面高精度标定是实现线结构光传感器精密测量的关键,提出一种基于消隐点的光平面标定方法。首先控制平面靶标或者传感器作一组平移运动,得到光平面中一组平行的激光条纹图像;然后通过提取光条与标定板网格线交点,构造出光平面中第二组平行直线,计算两组平行直线的消隐点并利用向量叉积标定光平面的法向;最后计算光平面上两特征点之间的实际距离,并根据这一约束条件,标定得到光平面方程的其余参数。通过与多种标定方法进行对比实验,结果表明本方法具有更高的标定精度,结合工业机器人对厚度为7 mm的标准量块进行测量,平均测量误差为0.013 mm。与基于两组平移运动的标定方法相比,本方法进一步减少了人工参与,提高了标定效率。     

复杂纹理工件的位姿检测方法研究

针对工业检测中一类具有平面特征的复杂纹理金属工件的位姿检测问题,使用双目视觉和DLP投影仪,将工件的局部特征作为检测重点,提出一种投影差分多线结构光的方法,使差分结构光的中心线相互补偿,减少提取光条中心线出现异常点的概率。运用极线约束特征点行对齐的特性,设计无编码双目结构光系统特征点匹配方法,提高提取平面特征点的稳定性。利用Tukey权重函数改进拟合算法,进一步提升工件被测平面拟合精度和提取工件边缘和角点的准确度,解决了传统拟合模型算法权重分配不合理的问题。经三轴精密滑台实验,并与高精度三坐标仪对比检测结果,验证该方法可以满足高精度三维测量的需求。     

曲面零件激光熔覆轨迹的快速算法与自动生成

目的为满足激光熔覆工艺要求,提出一种针对曲面零件激光熔覆加工轨迹的快速生成算法。方法利用零件的STL格式转换为三角片模型网络,采用切片理论,生成一组厚度为0、方向与轨迹垂直的平面片族,同时将切片之间的距离设置为熔覆搭接率,搭接率取30%。每一切平面与三角面片产生交点,连接这些交点在平面内形成轨迹线段,通过加工过程中激光离焦量的固定值去除多余点,达到质量要求的同时也简化数据量,故提出搜索插补点算法,得到最终轨迹路径点,同时利用插补点在曲面上的法向矢量确定激光姿态,使用UG API与Visual Studio编写适用于激光熔覆轨迹的快速算法与自动生成的程序。结果模型的点云有47 756个数据,提取出了4260个轨迹点作为扫描轨迹,利用本文算法得到了5669个点,通过搜索插补点算法后得到最终轨迹点3861个,节约了搜索时间。将取得的每个点坐标信息与法向量信息传入机械人程序,达到了较好的熔覆质量。结论此方法用于曲面零件的熔覆轨迹规划,具有较好的稳定性和有效性。     

激光干涉仪检测光路的快速校准方法

在使用激光干涉仪时,光路校准过程比较困难,需反复调整,耗时极长,严重依赖操作者的技术水平及经验,导致检测效率大大降低。通过对雷尼绍XL-80激光干涉仪检测的机床直线轴Y轴的光路进行分析,建立被测轴的齐次坐标变换误差模型,利用机床Y轴移动距离,再借助随着光点从光靶中心移动到光靶边缘的固定距离,求解与被测轴Y轴位置无关的激光发射器偏摆和俯仰角,以及间接得到激光器和反射镜位置偏移误差和光点在坐标系间变换的距离。通过建立的误差模型求解无法直接测量的分光镜与反射镜绕各自本身垂直底座轴线的偏摆误差,调整各部件,快速准确地完成光路校准。     

应用线结构光技术在线检测轴类零件轴线

针对大型轴类零件热处理后出现轴线弯曲、余量分布不均等问题,提出应用线结构光非接触测量技术的方法,可对轴类零件实际轴线进行在线检测,获取各截面中心位置,在保证加工余量分配均匀的条件下,确定轴的实际加工轴心位置.     

回转体零件热喷涂涂层的结合强度

回转体失效零件利用热喷涂技术修复之后需要对其涂层抗拉结合强度进行测量。参考平面热喷涂涂层结合强度测量方法,提出了一种回转体零件涂层抗拉结合强度测量方法,并对该方法进行了理论分析,给出了具体操作要点和步骤。分析了回转体零件涂层结合强度与平面涂层结合强度测量结果之间产生差异的原因,并进行了试验验证。实际测量了相同工艺下基体半径为40mm的FeAlCrBSiNb回转体涂层和平面涂层的结合强度,测量结果分别为48.3MPa和51MPa,两者相差5.3%。结果表明,在试样基体半径尽可能大或涂层实际面积与投影面积相差尽可能小的条件下,利用该方法可以测得较为准确的回转体零件涂层结合强度。     

基于结构光扫描的轴类锻件轴线快速提取

在基于结构光的在线测量系统中,采集到的点云数据反映了工件关键参数信息。结合轴类零件的特征,重点介绍了一种通过椭圆最小二乘拟合来提取轴线的方法,这也是后续三维重构与参数计算的基础。     

基于结构光扫描的轴类锻件轴线快速提取（英文）

在基于结构光的在线测量系统中,采集到的点云数据反映了工件关键参数信息。结合轴类零件的特征,重点介绍了一种通过椭圆最小二乘拟合来提取轴线的方法,这也是后续三维重构与参数计算的基础。     

一种基于双目视觉的轴类锻件几何尺寸测量方法

在大锻件锻造过程中,实时掌握锻件几何尺寸信息才能很好地指导后续生产加工,对提高生产效率和资源利用率有重大影响.传统的离线式人工测量方法逐渐被非接触式测量方法取代.结合热态轴类锻件的特点,提出了一种基于线结构光和双目视觉的轴类大锻件在线测量系统,重点介绍了点云边缘提取、自动化分割、椭圆拟合与关键几何尺寸提取等算法.最后通过实验验证了该测量方法的可行性和准确性,并分析了误差的产生原因.实验结果表明:本系统可在2 min完成1次测量,最大测量长度可达10 m,直径和长度的测量误差可以分别控制在3％和1.5％以内.     

基于激光投影法的圆柱工件直径测量误差分析

针对激光光束投影法直径测量精度受多种因素影响而下降的问题，提出了一种计算圆柱体直径的解析几何方法。分别用解析几何方法和近似等腰三角形方法推导出圆柱工件直径计算公式，并进行了圆柱工件直径测量仿真，分析了激光源位置、被测工件位置、线阵CCD分辨率和被测工件直径等参数对直径测量结果的影响。结果表明，在激光源位置、工件位置和工件直径变化时，提出的解析几何方法仍能够保证直径测量的准确性，其测量误差只与线阵CCD传感器的分辨率有关；提高CCD传感器的分辨率，可以提升圆柱工件直径的测量精度。采用解析几何方法和高分辨率的线阵CCD可满足激光直径测量系统高精度的应用要求。