坐标测量机检测数据的测量结果不确定度分析

使用坐标测量机测量工件的几何尺寸,建立测量模型,对测量结果进行不确定度评定。     

一种孔系间距高精度的检测方法

介绍了一种对工件表面孔系之间距离的高精度测量系统,并详细讨论了圆心坐标的检测方法.在阐述用CCD实现图像采集的基础上,叙述了图像识别算法及其实现过程.这种方法可以较好地消除工件表面微划痕、裂纹等加工质量对检测结果不准确的影响.     

机器人单目视觉标定圆心靶标特征点几何求解

针对机器人单目视觉标定圆心靶标特征点求取问题,利用射影变化公切线不变性,建立圆心靶标的特征点几何求解模型,并进行了精确求解,该模型理论上不存在模型误差;为了检验几何求解模型的精确性和稳定性,分别对机器人单目视觉坐标系下的圆心靶标圆心点和棋盘格靶标角点进行了三维测量。实验结果表明:测量长度在300 mm内的最大相对误差小于1.5%,测量结果较精确;各点的距离平均绝对偏差均在0.2 mm左右,且无阶跃,该方法稳定。     

数控车床圆弧面螺纹车削研究与程序开发

在车削直螺纹或锥螺纹功能基础上,提出了采用小线段螺纹插补实现圆弧面上螺纹车削的思想。为了求出逼近小线段坐标,采用几何算法对圆弧的圆心进行计算,确定加工圆弧的起始角和终止角,然后通过坐标变换得到逼近小线段点相对工件原点的坐标。最后结合SINUMERIK数控系统的R参数功能,实现了圆弧面螺纹车削的数控程序开发。     

通航曲面产品数字化测量工艺规划

先进的数字化测量技术逐步被应用到通航曲面产品的检测中,为了精确、高效地测量通航曲面产品,应该制定规范可行的数字化测量工艺规划。文章提出一种基于模型的数字化定义技术和光学测量技术的通航曲面产品数字化测量工艺规划。首先,使用自由度定位基准点坐标对齐与最近点云对齐相结合的方法将产品实物测量坐标映射到设计坐标系下拟合坐标,完成数字化测量坐标系的统一;然后,研究模型定义的零件模型中公差项目与几何要素关联关系,建立工件测量信息模型,利用CATIA的开发接口采用CAA C++技术作为二次开发手段识别并获取测量信息,测量信息文本与测量软件完成数据通信之后,利用宏脚本语言(MSCL)编辑程序将测量信息点云进行可视化路径仿真;最后,按照工艺规划对通航曲面产品进行数字化测量,测量应用实例表明:这种测量工艺规划可以高效、精确、实用地利用数字化设备检测通航曲面产品。     

基于SolidWorks的滚齿过程几何仿真及切削力计算

滚齿切削力是制定合理的切削用量、优化刀具几何参数的基础,为研究滚齿切削力,提出了基于Solid Works的滚齿过程几何仿真及切削力计算方法。首先以Solid Works软件为平台建立齿坯、滚刀刀齿三维模型,实现滚刀刀齿对工件进行加工的可视化过程,获得加工后的工件以及产生的切屑的三维模型。然后用两种方法计算每齿切削力:通过提取切屑三维模型表面上的坐标点,利用切屑形状计算切削力的大小;将获得的工件三维模型导入ABAQUS中进行滚齿过程有限元仿真,计算滚齿切削力。最后将二者的结果进行对比分析,验证计算结果的正确性,为滚齿切削参数的选取奠定基础。     

基于电场定位的新型工件几何尺寸测定方法

针对数字化测量的技术特点,提出在三维电场定位原理基础上,依靠电阻抗模型的电势梯度进行工件几何尺寸测量的新方法。利用Maxwell电磁仿真软件对所建立的模型进行分析,得出定位极板参数的变化对电场均匀性和方向性的影响规律。实验结果表明:重构模型与实物的最大偏差和尺寸相对误差均在允许误差范围之内,验证了模型的正确性。     

某电厂圆形零件机器人智能焊接

采用机器人焊接某电厂圆形零件,制作焊接工艺评定规程,采用有限元分析方法优选焊道排布方案,在工件坐标系内建立每条焊道的起弧点坐标。使用机器人激光视觉对工件特征点进行抓取,结合三点定圆心算法拟合工件坐标系和机器人坐标系,从而对机器人工作台范围内任意放置的零件自动定圆心。根据大量熔敷成形试验,对每条焊道起弧点位置进行修正,并在拟合后坐标系内将修正后的起弧点坐标、优选的焊道排布方案编辑成机器人焊接路径程序,结合焊机内存储的焊接工艺程序,对在机器人工作台范围内零件智能定位,机器人自动行走并调用焊接工艺,实现智能焊接。最后对该圆形零件进行无损及理化检验,结果合格。创新点： (1)对特定零件焊缝的层、道分布及排布顺序,利用有限元分析方法,从多种路径中择优。(2)在特定零件和特定工艺条件下,将优选的焊接电弧的位置和行走轨迹程序化,赋予机器人实现自动焊接路径的内部依据。(3)通过机器人视觉定位零件的特征点,依据特定算法,得到零件在机器人系统的外部定位,从而实现优选焊接路径在机器人空间系统的统一。可免去零件定位找圆工序。     

基于双目视觉的钻杆接头定位系统设计

文章针对某地质钻杆摩擦焊接工作站钻杆接头自动上下料需求,在不改变原有工件存料方式的基础上,设计基于双目视觉的钻杆接头定位系统。利用大恒MER-500系列摄像机采集图像信息,并将其上传到工控机进行图像预处理及边缘检测;然后采用最小二乘法拟合椭圆,确定工件圆心坐标位置,并对圆心点进行排序;最终将工件坐标信息传给ABB机器人,实现工件的视觉定位及抓取。结果表明,利用最小二乘法拟合椭圆能够满足工件定位精度的要求。该定位系统可为类似工件的机器视觉定位提供借鉴。     

外圆磨床数控系统研究

以外圆磨床的基本结构和基本动作为基础,根据工件轮廓形状,用一系列直线和圆弧描述成型砂轮的外形轮廓,实现了数控砂轮定型和砂轮修整的自动控制;利用端面量仪,实现了工件坐标原点的自动精确定位;采用径向量仪主动测量技术,实现了外圆磨加工的主动在线测量;通过对磨削加工工件计数,实现了砂轮自动修整,并对砂轮原点和工件坐标原点进行自动补偿.从而实现了从砂轮定型、工件坐标原点定位、磨削加工、砂轮修整、砂轮原点和工件坐标原点自动补偿的全自动加工控制过程.经过实际应用检测,利用本系统加工零件的外圆尺寸、外圆锥度、锥高、锥角、圆度符合用户需求,精度达到1μm.     

Enhancement of geometric accuracy of five-axis machining centers based on identification and compensation of geometric deviations

The present paper describes the enhancement of kinematic accuracy of five-axis machining centers with a tilting rotary table. Geometric deviations inherent to the five-axis machine are calibrated through the actual trajectories measured by two different settings of a ball bar in simultaneous three axis motion. Measurement using a cylindrical coordinate system is superior to measurement using a Cartesian coordinate system from the viewpoint of the number of measurements. In order to verify the effectiveness of the calibration method, the inherent geometric deviations measured on the cylindrical coordinate system were corrected through the post processing of NC data for cutting the cone-frustum.The relative displacement between the tool center point and the workpiece was detected by the ball bar. Based on the experimental results, it is confirmed that the radius, center position, and roundness of the three-dimensional circular trajectory are improved when the inherent geometric deviations are corrected.     

一种基于改进Faster RCNN的金属材料工件表面缺陷检测与实现研究

目的 针对传统检测算法在工件表面缺陷检测上的局限性,以及检测精度不高、准确率较低、检测过程繁琐等问题,提出了一种基于改进RCNN的金属材料工件表面缺陷检测算法。方法 图像预处理过程中,运用了图像缺陷定位标注与图像数据的增强处理的方法。模型训练时为了避免某些分类数据不足,防止因数据集过小导致系统测试模型出现过拟合现象,使用了对原图像进行数据扩增处理。检测网络模型设计时,采用非极大值抑制算法对缺陷图像进行候选区域筛选,构建了区域建议网络,实现网络多层特征的复用和融合,在减少候选区域冗余的基础上提高系统的检测精度。引入多级ROI池化层结构设计算法,消除ROI池化取整而产生的系统偏差,实现高效并准确检测零件表面缺陷的目的。基于ROI-Align算法的原图位置坐标改进,利用双线性插值法获得原图的位置坐标,克服了基于最近邻插值法的ROI-Pooling设计算法带来的像素位置偏移和检测不匹配（misalignment）的问题。结果 设计的检测方法在测试集上,金属材料工件表面目标缺陷检测速度达22 帧/s,准确率达97.36%,召回率达 95.62%。结论 与传统的工件表面检测方法相比,改进的FasterRCNN方法对目标识别与定位处理具有较快的速度与较高的准确度,能在复杂场景条件下,提升工件表面缺陷的检测性能。     

Derivation of machine tool error models and error compensation procedure for three axes vertical machining center using rigid body kinematics

Volumetric positional accuracy constitutes a large portion of the total machine tool error during machining. In order to improve machine tool accuracy cost-effectively, machine tool geometric errors as well as thermally induced errors have to be characterized and predicted for error compensation. This paper presents the development of kinematic error models accounting for geometric and thermal errors in the Vertical Machining Center (VMC). The machine tool investigated is a Cincinnati Milacron Sabre 750 3 axes CNC Vertical Machining Center with open architecture controller. Using Rigid Body Kinematics and small angle approximation of the errors, each slide of the three axes vertical machining center is modeled using homogeneous coordinate transformation. By synthesizing the machine's parametric errors such as linear positioning errors, roll, pitch and yaw etc., an expression for the volumetric errors in the multi-axis machine tool is developed. The developed mathematical model is used to calculate and predict the resultant error vector at the tool–workpiece interface for error compensation.     

Ballbar dynamic tests for rotary axes of five-axis CNC machine tools

This paper proposes a new ball bar test method for the inspection of dynamic errors of rotary axes in five-axis CNC machine tools. The test circle is defined in a workpiece coordinate system and the ball bar test is performed by simultaneously driving of linear–rotary axis couple. The effects of the center position and the radius on the setting values, rotational range and measurement sensitivity of the rotary axis were investigated. The proposed ball bar test is performed in two steps: the circular positioning and the circular tracking with a continuous feed. Axial dynamic errors are obtained by subtracting the measured tracking errors from the positioning errors. A ball bar test system (BBTS) was developed to plan the tool path and the tool orientation, to communicate with the five-axis CNC controller and to process the measured data. Error patterns were simulated regarding the gain mismatch, backlash and tracking direction to help a fast diagnosis of the error sources. Simulations and experimental results prove the effectiveness of the new test method.     

基于预标定基坐标系及MIEKF算法的工业机器人标定方法

为了提高工业机器人的绝对定位精度和标定效率，提出一种基于预标定基坐标系及改进迭代扩展卡尔曼滤波(MIEKF)算法的运动学标定方法。该方法的优点在于用采集的位置数据进行基坐标系和工具坐标系预标定，节省两者拟合的时间。在建立位置误差模型时利用相关系数和复共线性分析去除模型的冗余参数。用MIEKF算法辨识模型的几何参数误差。通过实验对比验证，机器人经补偿后的绝对定位精度提高了88.07%。     

面向自动化精密装配的视觉定位引导系统

针对总装生产线精密装配现状,项目设计开发了一种机器视觉定位引导系统,主要实现工业机器人在运动过程中完成在线采集不规则工件图像、视觉定位、角度补偿及精密装配作业。该系统首先采集实时工件图像,利用改进优化的九点标定算法对机器人进行视觉标定可以提高算法的精度;通过预处理操作获取质量较好的图像,按顺序创建卡尺工具,采用加权最小二乘法拟合工件亚像素边缘,再根据相关二维测量算法获取工件中心坐标。最终将得到的位姿数据传送给6轴机器人进行精密装配任务。实验结果表明,该视觉定位引导系统具有现场环境下的高精度定位检测功能,自动化装配定位精度在X方向最大定位误差为0.0281mm、Y方向最大定位误差为0.026mm,足以达到自动化装配生产线的技术要求,具有较好的应用前景和参考价值。     

双臂机器人的轨迹跟踪控制方法研究

针对工件在实际加工中打磨空间局限、精度不高等问题,为提高机器人作业的轨迹跟踪效果,提出一种双臂机器人轨迹跟踪控制方法。以轮毂打磨为研究背景,主从架构中夹持机器人采用PD控制,夹持待打磨工件进行位置跟踪运动控制;打磨机器人采用基于位置的阻抗控制,实现力控和末端位置补偿,提高定位精度。基于MATLAB/Simulink设计仿真模型验证可行性,并完成实验验证。实验结果表明：当机器人末端在外界干扰力作用下,能自适应地跟踪及修正轨迹,满足双臂机器人轨迹跟踪控制的要求。     

曲面类飞机产品激光跟踪测量工艺规划研究

为了提高通用航空飞机产品的加工质量,数字化定义模型和光学测量定位技术在产品质量检测体系中得到逐步应用。利用激光跟踪仪及其配套测量软件Polyworks对通飞曲面产品的测量过程进行工艺规划和测量路径可视化过程仿真,为曲面类产品的现场测量提供理论及工艺指导。为了提高测量拟合精度提出自由度定位基准点坐标对齐与最近点迭代算法对齐点数据相结合的方法,将产品测量坐标映射到设计坐标系下,完成数字化测量坐标系的统一,并实例验证。利用CATIA的开发接口采用CAA C++技术作为二次开发手段完成信息获取,并在计算机三维软件中与激光跟踪仪测量软件Polyworks完成测量点通信,利用宏脚本编辑语(MSCL)编辑程序将坐标转换之后的测量点进行路径仿真从而生成可视化的数字化测量工艺规划过程。     

提高轮廓加工误差联机检测精度的研究

在数控机床或加工中心上采用联机检测轮廓加工误差的方法，不用价格昂贵的坐标测量机，具有简单、省时、经济的特点。文章分析了数控机床或加工中心的直线运动误差对联机检测轮廓加工误差精度的影响，并测量出了加工中心的几何运动误差，提出了消除机床几何运动误差影响，提高轮廓加工误差联机检测精度的方法。实验结果表明，所采用的方法可以明显提高轮廓加工误差联机检测精度。