智能平直度检测仪的研制

本文建立了单测头测量平直度误差的数学模型,运用该数学模型能直接对工件的平面、斜面、垂直面的平直度误差进行测量,避免了平直度误差测量中繁琐的工件“调水平”工序.基于上述原理研制的智能平直度检测仪,具有自动记录测量数据、自动进行数据处理和显示、打印输出等功能,经生产现场使用,证明其性能稳定可靠,可广泛应用于平板、平尺、机床导轨、工作台等工件的平直度误差快速测量.     

基于点云与图像融合的BGA锡球检测方法研究

为实现球栅阵列封装芯片视觉检测中焊球质量和共面度在线检测,提出一种点云与图像数据相结合的检测方法。首先对彩色相机进行标定,再分别获取芯片彩色图像和点云数据,利用随机采样一致性算法获取点云主平面法向量,根据法向量提供的倾角信息,进行倾斜度校正。然后,将倾斜度校正后的点云利用彩色相机内外参数投影成像得到点云灰度图,将其与彩色图像进行点模式匹配,获取点云数据与彩色图像间的平移量和偏转角,完成点云数据与图像数据配准。从配准后的数据提取焊球进行焊球大小、破损、变形、桥连等缺陷检测和高度测量,完成焊球共面度测量。该方法与迭代最近点法进行了对比实验。二者测量结果总体一致,但本文方法在耗时上减少了62.8%。该方法在先进制造业中具有广阔的应用前景。     

高精度钢轨端面坡度测量算法研究

当前国内在焊接钢轨之前需要通过塞尺与角度尺等接触式工具测量钢轨垂直度与端面坡度,由于人工测量步骤复杂, 测量效率低,故研究了一种基于激光轮廓仪非接触式钢轨测量系统。 系统由 4 个激光轮廓仪采集钢轨整个端面及侧面信息,然 后运用二面角原理完成钢轨端面与侧面、端面与底面夹角的计算,最后再通过直角尺模型测得端面坡度。 经现场测试,钢轨垂 直度的重复测量误差小于 0. 2°,测量精度最高可达 0. 3°,端面坡度极限误差达到 0. 04 mm。 实验结果证明所设计系统能够高效 而又稳定地完成钢轨垂直度的检测工作,满足实际测试要求。     

350 MW 汽轮机低压缸与凝汽器焊接变形的控制

三河发电厂汽轮机低压缸与凝汽器采用现场焊接,日本制造厂方要求焊后低压缸在横向、纵向、垂直方向的最大变形量均≤0. 05 mm。为此采用8 人对称焊接方法,焊接时对各部位用千分表监控。先8 人同时点固,然后8 人同时打底焊,从里向外,分段退焊。利用锤击的方法消除焊接应力,控制变形量。如锤击控制变形不能达到要求,利用焊接均衡变形法,控制局部变形量。从焊接完成后最终测量的变形结果看,最大变形量控制在0. 05 mm范围内,达到外方的要求。     

基于编解码的超声导波轨底裂纹识别方法研究

超声导波在针对钢轨小裂纹检测时由于利用高频信号，会导致信号衰减明显，对于小裂纹的检测灵敏度降低，针对细小裂纹难以识别，为提高缺陷信号识别度，本文将barker码作为编码方式，并用类BPSK作为解码方式，利用到导波检测钢轨小裂纹的信号处理中。通过实验将对钢轨轨底上深度6 mm宽度0.5 mm的人工裂纹进行验证，为衡量算法效果分别用未经过任何信号处理的原始收发导波信号和经过barker码-匹配滤波编解码处理的导波信号与实验方法进行对比。结果表明，利用barker码-类BPSK编解码处理的导波信号在处理钢轨轨底小裂纹的识别上有着明显的增强作用，效果优于另外两种方法，可以为以后的导波钢轨小裂纹检测提供支持。     

板形测量系统的设计

板形测量系统是基于TMS320F2812芯片为核心提出来的,它采用激光测距传感器来测量板形数据,然后利用DSP芯片的ADC模块进行数据采集,同时将采集的数据传输到液晶屏上,最终得到板材的平直度和波形。该技术的使用,有利于提高板形的检测效率,保证了检测精度,实用性强。     

超临界二氧化碳锅炉小径管焊瘤图像测量

针对超临界二氧化碳发电站锅炉小径管焊瘤尺寸图像测量算法准确性低的问题,提出一种基于迭代最大熵阈值分割的焊瘤尺寸测量算法,涉及内管壁提取、内焊缝分割和焊瘤检测3部分。通过自适应阈值化和概率Hough算法检测管壁竖直线,对图像裁剪得到内管壁区域;采用UNet语义分割算法获取通孔区域分割掩模,根据通孔边缘和先验约束拟合出内焊缝壁椭圆;在内焊缝壁椭圆中,采用迭代最大熵阈值分割算法分割出焊瘤区域,并计算焊瘤尺寸。实验结果表明:焊瘤数目检测准确率达96.79%,焊瘤尺寸准确率达95.07%,能够对焊瘤特性进行精确测量。     

大口径深焦比Hindle球面镜曲率半径精确测量

Hindle法无像差法检测凸双曲面中,大口径深焦比球面反射镜的曲率半径测量是关键技术之一。提出了一种基于激光干涉仪、三坐标测量臂及标准定标球相结合测量球面曲率半径的方法。在球面镜面形干涉检验光路中引入一个标准定标球体,将其球心与检测系统的焦点重合,应用FARO测量臂对标准定标球体球心和被检球面镜镜面点坐标进行采样,从而计算球面镜曲率半径值。对一个口径Φ800 mm、设计半径为861.8 mm的球面标准反射镜进行曲率半径测量及精度分析,实测曲率半径为862.036 mm,系统的最大测量误差为±0.036 mm,测量不确定度为±0.015 mm;经Zemax软件分析,该测量误差对双曲面检测精度的影响仅为精度要求的3.4%,验证了这种球面半径测量方法的有效性及实用性。     

基于 ECT 的气固两相流颗粒浓度在线无损检测

颗粒浓度是描述气固两相流动状态的一个重要参数。 推导了颗粒浓度与 ECT 传感器输出电容信号之间的关系,在此 基础上开展了气固两相流颗粒浓度在线无损检测研究。 在 COMSOL+MATLAB 环境下进行气固两相流颗粒浓度测量模拟实验, 定量评估了图像法和电容法颗粒浓度测量精度。 在循环湍动流化床冷模装置上进行了初步的颗粒浓度测量实验研究,实验结 果显示,在 200、300 和 400 mm 床层测量高度处利用图像法测得的颗粒体积浓度值分别在 0. 26 ~ 0. 75、0. 09 ~ 0. 33、0. 04 ~ 0. 31 范围内上下波动,而电容法的颗粒体积浓度测量值波动范围为 0. 27~ 0. 68、0. 09~ 0. 47、0. 04~ 0. 26。     

介绍两种机座 A/2的简易测法

为了控制电机安装尺寸 A/2,我厂自1975年以来,自制了两种 A/2测量器具~#1和~#2。供首件检验和抽检中应用。它比平板顶测法效率高,而且比较安全。能达到检测要求。~#1测量器具,适用于内外止口的机座测量 A/2。测量时,先将滑体6,滑到所测机座中心高的名义尺寸后,再将尺体5直接放在机座止口平面与三节条铁2上。(用于~#1)机座以上的大止口,见图1)将平尺3靠在机座底脚平面并使尺体垂直于平尺后,用压铁4压住尺体,再撤换掉平尺。用卡尺测量止口与滑体6平面最大距离。因为滑体6长140~(+0.02)和尺体弯板的140~(+0.02)等距并     

Analysis of the Reconstruction of Rail Geometry from Curvature Data

The reconstruction of rail geometry from measured curvature data is analyzed. The mathematical concept of curvature is developed and utilized in numerical integration of differential equations describing the rail path. Formulas are derived for various chord-displacement methods of measuring curvature and for their measurement response functions. The reconstruction of rail shapes is demonstrated by means of computer simulation, and the effects of measurement response and measurement error are analyzed. Accuracies are compared with those that might be obtained with accelerometer devices used to measure curvature. The techniques and results can be applied to the design of practical rail measurement systems.     

基于小波分析的公路平整度测量研究

为了实现公路路面平整度测量,采用磁悬浮振动测量方法,利用汽车在行驶过程中的振动实现路面平整度的测量。设计了双磁悬浮振子的磁悬浮测量模型。通过实验数据获得了磁悬浮振子的受力关系式,建立了磁悬浮振子的运动方程和磁悬浮测量系统的仿真模型。利用设计的测量模型分别测量了平坦路面、窄减速带、宽减速带、市区路面和长距离行驶过程中的振动信号。利用小波分析方法对测得的振动信号进行5层小波分解,得到逼近信号和细节信号,并对测量波形进行了小波重构。获得了5种不同情况下的路面特征。该方法对公路平整度检测方法提供了新的思路。     

融合多组双目视觉系统的管道尺寸测量技术研究

针对工业管道尺寸偏差的在线测量问题,本文提出一种融合多组双目视觉系统的管径测量方法。该方法通过使用多组双目摄像机对管道测量截面上投影的多个激光标记进行图像采集、三维重建和坐标融合,通过椭圆拟合得到外管径、椭圆度等尺寸参数。该方法通过仿射距离变换算法实现特征点的自动匹配,并采用具有法向量约束的优化点云配准算法保证坐标融合的准确性性。为了验证该方法的可行性,搭建多组双目视觉实验系统,对3种公称外径分别为285、299和325 mm的管道进行了外尺寸测量实验。实验结果表明,系统测量的相对误差在±0.570%范围内,最大重复性标准差为0.551 mm,最长测量耗时为1.5 s。该方法和系统基本符合工业管道在线检测需求,具有良好的应用前景。     

基于遗传算法的炉膛温度场重建算法研究

在声学法锅炉温度场重建算法的原理基础上,提出一种遗传算重建温度场算法。在实验室条件下,对利用遗传算法温度场重建进行仿真研究,利用遗传算法对该网格进行插值、拟合,实现对待测温度场的重建,证实了遗传算法重建的优势。同时,应用遗传算法重建了声波在传输路径上具有弯曲效应的温度场。最后通过最大误差、最大相对误差、平均误差和均方根误差等评价指标得出遗传算法重建的温度场精度较高、重建速度较快的结论。与最小二乘法重建算法成像效果进行比较,仿真结果证明:利用遗传算法重建出的温度场具有更高的精度、更快的重建速度等特点。     

大型火箭橇位置参数测量方法

针对火箭橇超长尺寸位置参数的高精度测量需求,设计了一种采用激光跟踪仪与全站仪的协同组网测量方法。该方法集成两种仪器各自优势满足测量需求。同时引入坐标控制场用来构建约束场,建立约束方程。采用加权融合的方法优化权值,采用Levenberg-Marquard寻优算法求解方程组的最优解。做了现场条件下的试验并采用与基准尺标准长度比对的方法对精度进行了分析验证。结果表明,在3 km范围内测量误差保持在3 mm,实现了高精度、高效率的对超长距离位置信息进行测量。     

基于轮廓角点检测的螺纹关键参数视觉测量方法

为解决现有螺纹关键参数视觉测量方法中易存在螺纹角点误检和漏检导致测量精度降低的问题,本文提出一种基于轮廓角点检测的视觉测量方法。首先,使用双边滤波和迭代阈值法改进Canny算子,提高边缘检测的精度;其次,使用双阈值DP算法和Hough变换对轮廓进行分段拟合,在保护边缘的前提下平滑轮廓,并在此基础上使用CTAR算法提取螺纹牙顶、牙底的角点;最后,根据角点的位置信息实现螺纹大径、小径的测量。实验结果表明,相对于现有使用Canny算子和Harris角点检测的视觉测量方法,该方法能准确可靠地检测螺纹的边缘和角点,实现螺纹参数的高精度测量,螺纹大径、小径的平均测量精度分别达到0.003 3 mm和0.002 6 mm。     

基于雷达的铁路直轨环境检测方法研究

针对机器视觉检测实时性不足、视距较短、环境适应性差,无法满足铁路全天候多环境运行的需求等问题,提出基于微波 雷达的铁路直轨环境物体检测方法。 通过离线实验对雷达的测量特性进行标定,经数据处理得到雷达的误差校正函数。 综合铁 路安全限界标准、雷达测量参数、雷达横向测量误差,实时构建雷达坐标系下的限界区域,对误差校正后的物体进行限界内方侵限 判断,并对雷达检测范围内的动目标进行滤波跟踪。 实景测试结果表明,雷达检测性能好,实时性高,具有很好的环境适用性。     

SVM与Fourier算法在电网短期负荷预测中的应用

将Fourier(傅立叶)算法与SVM(支持向量机)共同引入电网短期负荷预测。对于波动性较大的负荷,Fourier算法用于滤除高次谐波分量。SVM用于对滤除了高次分量的数据进行统计学习,它首先筛选与预测点相关的历史数据构成训练样本,再将预测的平滑性和误差损失函数相结合构成问题的目标函数进行求解。编制了相应的软件,对某实际电网进行了短期负荷预测,取得了理想的结果。     

基于局部光栅补全的反光物体三维重建

针对结构光三维重建过程中,因表面强反光造成光栅形变而导致的相位误差、重建精度降低的问题,提出一种基于局部光栅补全的重建方法。首先对被测物体自身材料特性以及镜面反射角等引发三维重建点云模型缺失现象的反光因素进行分析。其次在相位展开前,引入局部光栅补全法,对反光区光栅丢失部分进行补全,以相移法加互补格雷码重建法为基础提高相位展开精度。最后,通过搭建单目结构光三维重建系统,对平面度误差在0.5 mm范围内的反光矩形铝合金板进行三维重建。实验表明,本文提出的改进方法可以有效补全因物体表面反光造成的重建缺失,其相位解码信息更加完备,重建率相较于传统方法提升了25%,平面度误差率降低了28.2%。