异形热态锻件几何尺寸测量方法的研究

提出一种异形热态锻件几何尺寸测量方法。基于线激光器、CCD和伺服系统构建线激光扫描测量系统,通过提取图像上被锻件表面轮廓调制的激光条纹二维信息,经过坐标变换及点云三维重构得到锻件三维尺寸信息。针对被测异形锻件形貌特征,建立基于摄像机运动的扫描测量模型,并提出一种基于棋盘参考平面的摄像机光心轨迹求解方法。根据平面上特征点在CCD图像不同帧中的坐标拟合摄像机的运动轨迹,结合扫描测量模型实现对异形锻件完整轮廓尺寸的测量。通过实验对封头进行扫描测量,得到球冠部分截面测量直径误差小于4 mm,满足热态锻件测量要求,验证了该方法的可行性。     

计算机图像技术在高温锻件尺寸测量中的应用

利用彩色CCD和红外滤光片等搭建了高温锻件的尺寸测量平台,通过数字滤光与物理滤光技术提高锻件图像质量,采用比较测量法精确测量锻件二维尺寸。通过采集标准量块图像并应用畸变校正、噪声抑制、亚像素边缘提取等标定出系统的像素尺寸当量,然后选用其它标准量块进行验证,测量系统的横向测量不确定度为0.005 1 mm,纵向测量不确定度为0.008 7 mm。温度在1 000 ℃时采集45#锻件的图像并进行解算,所得测量尺寸与理论值的绝对误差小于1 mm,满足该系统的测量精度要求。     

视觉检测技术在曲轴锻件尺寸检测中的应用

针对当前曲轴锻件尺寸检测自动化水平不高的问题,通过对图像边界识别、CCD标定等关键问题的研究,提出了一种利用图像处理技术自动检测锻件尺寸的方法.基于CCD摄像机的检测系统实现对曲轴锻件连续成像,通过图像拼接、边界处理,得到曲轴各处的特征信息,快速准确的计算出曲轴各位置的几何尺寸与形位公差.该方法提高了曲轴锻件的检测速度和精度,极大的提高了生产效率.     

一种大型锻件外形尺寸在线测量新方法

提出了一种大型锻件外形尺寸的在线测量新方法.首先通过激光扫描仪扫描锻件表面的信息,将获得的扫描仪到锻件表面的距离信息转化为坐标信息,然后进行点云拼接、数据精简和曲面重构处理,最后导入SolidWorks软件中构建锻件的三维模型,从中提取截面,给出锻件的尺寸信息,实现大型锻件外形尺寸的在线测量.     

大锻件热态在线尺寸测量关键技术研究

根据大锻件制造工艺要求,开发出一套新型的大锻件尺寸测量系统,实现对高温热态发光锻件在线或离线情况下的长度和直径(或高度)尺寸测量、轮廓测量,并可在锻件不旋转的情况下获得锻件在轴向或径向截面内的完整几何轮廓,同锻件工艺尺寸图对比;还能实现锻造过程中的到位尺寸预警功能。提出一种新的用比色温度传感器进行尺寸测量的边缘检测法。     

大型筒节热态锻件外径在线测量技术研究

提出了一种新的大型筒节热态锻件外径在线测量方法.该方法首先通过二维激光扫描仪扫描锻件表面的信息,将扫描仪到锻件表面的距离信息转化为坐标信息,然后进行数据拼接和曲线重构,显示锻件外形轮廓曲线,测量其尺寸信息,实现了大型筒节热态锻件外径的在线测量,并利用Matlab进行仿真,验证了该方法的可行性.     

自适应光强变化的动态边缘位置提取方法

目的研究LED背光源光照强度变化对视觉测量系统二维尺寸测量精度的影响。方法通过对图像灰度与光源强度的关系进行理论推导和实验探究,得出背光源强度对图像边缘位置的影响规律。结果随着光源强度的增强,边缘位置附近像素灰度值逐渐增大,边缘位置发生内缩,可达4.7个像素(20.03μm)。通过自适应光强变化的动态边缘位置提取方法进行补偿,各标准轴直径测量误差减小到1个像素(4.26μm)以内。结论光照强度变化对影像测量系统测量精度有很大的影响,自适应光强变化的动态边缘位置提取方法能够有效补偿测量误差,提高测量精度。     

一种基于亮度阈值的激光光斑中心定位算法

激光光斑图像的光斑中心定位是激光位移检测中的关键技术之一.为提高桥梁挠度测量系统的实时性能,本文针对测量中激光光斑图像的特点,提出了一种确定光斑中心位置的方法.利用激光图像中光斑区域与其它区域亮度差别较大的特点,确定亮度阈值并将光斑图像进行二值化处理,得到一幅仅有激光光斑的图像,根据圆上平行弦的中点连线通过圆心的原理,通过求弦的中点确定圆心.本方法原理简单,计算量小,计算速度快,能够满足测量系统的实时性要求,已在测量实验中取得了较好的效果.     

利用图像拼接实现微结构的大视场测量

为实现基于图像的飞秒激光烧蚀硅晶片光斑阵列的完整测量,对采集的多幅光斑阵列图像拼接,得到完整的飞秒激光烧蚀光斑阵列图像。首先,对飞秒激光烧蚀光斑图像进行增强处理,对光斑进行方形拟合提取中心点,获取每两个中心点间的像素值,运用线纹对微视觉测量系统标定,获得像素尺寸与几何尺寸之间的比例系数,根据比例系数对像素尺寸与几何尺寸进行换算,得到对光斑阵列的视觉测量值;最后,用拼接后的光斑阵列进行图像测量,得到测量尺寸与实际尺寸间的误差平均值为3.00%。经实验验证,利用图像拼接对微视觉系统大视场微结构进行图像测量是可行的。     

中厚钢板轮廓检测中线激光端点提取算法研究

提出了一种基于二次投影的边缘信息提取算法,并将这种算法应用于线激光端点的坐标提取.利用面阵CMOS相机获取入射在中厚板带钢表面的线激光图像,利用一次投影算法对预处理后图像进行处理,提取图像中激光线中心线的纵向位置坐标,并以它为基准,上下各取2行共5行作为提取图像中激光线端点位置坐标的目标行;然后,利用二次投影改进算法对这5行激光线分别进行处理,获取每行激光线端点的亚像素位置坐标,对该坐标值进行加权平均处理,所得值即为图像中激光线的端点位置坐标.所提出的二次投影改进算法不仅实现了目前中厚板形貌的非接触式测量,也提高了实际应用的检测精度.该算法光线端点检测精度可达0.003 5 pixel,在工程中具有较大的应用价值.     

基于激光测距原理的锻件倾斜度测量

提出了一种基于激光测距原理的倾斜度测量方法。首先,利用激光位移传感器采集锻件表面信息, 并采用基于回归分析的异常值判别方法剔除测量数据中的异常值; 然后,将获得的距离信息经坐标变换转换为坐标信息,用直接最小二乘法对离散点进行椭圆曲线拟合; 最后,拟合竖直方向的多个椭圆长轴中心点得到锻件中轴线的三维直线方程,根据直线方程计算锻件的倾斜角度。实验结果表明:该方法的测量误差<0.1°。     

精密锻造技术的研究进展与发展趋势

热精密锻造技术不仅能赋予零件近净复杂形状和尺寸,而且能使零件宏观性能在坯料性能基础上得到提高,是少无废料产生、绿色、节约型的高效高性能制造技术。综述了热精密锻造技术的应用现状,介绍了热模锻造、等温锻造、基于数值模拟的预制坯优化设计和精密锻造全过程工艺优化设计的国内外研究现状,最后对热精密锻造技术发展方向进行了展望。     

基于振动点云补偿锻件尺寸在线测量系统研究

目的 针对高温锻造生产线检测任务中机械振动造成锻件热态尺寸测量误差较大的问题,提出基于加速度传感器的振动点云补偿方法。方法 振动点云补偿方法是在激光相机中内置加速度传感器获取振动信号,在检测出相机振动的加速度后,通过二次积分求解出相机在3个方向上的位移量,并通过旋转矩阵变换得到对应点的坐标值,从而对相机振动带来的点云偏差进行补偿和校正。在完成对点云偏差的修正之后,利用Halcon中的模板匹配算法对锻件点云进行匹配。结果 搭建了具有加热、镦粗、预锻等工序的汽车轮毂机器人自动化锻造生产线,根据锻造工艺要求,使用所研制方法对高温锻件产品进行了关键尺寸的在线测量。经补偿后,锻件点云尺寸平均测量误差由±0.9 mm降低至±0.1 mm,标准差由0.52 mm降低至0.056 mm。结论 采用二氧化硅气凝胶隔层降噪、增加防振结构件及隔热恒温等措施,使用蓝紫线激光3D相机,并通过基于加速度传感器的振动点云补偿算法,可以满足锻造自动化生产线的在线检测要求,能够提高锻造生产线高温锻件尺寸的检测精度、降低尺寸检测的不稳定性。     

基于类等势场和响应面法的复杂锻件预成形优化设计

为实现复杂锻件的预成形设计,以连杆的热锻预成形设计为研究对象,建立基于类等势场和响应面分析的三维复杂锻件的预成形设计方法。在分析毛坯与终锻件间等势场分布规律与特点的基础上,采用逆向拟合法提取等势面及线面光顺处理,实现等势面的高效精确重构。针对长轴类锻件的预成形设计要求,提出沿零件的长、宽、高分别设置合理的缩放因子的非均匀缩放方法。实现了预成形件材料分布的合理调控,获得了优化的预锻件和辊锻毛坯,最终获得了充填完整、无任何成形缺陷且飞边小的连杆终锻件。数值模拟结果表明,所建立的方法能较好实现复杂锻件的预成形优化设计。     

带径向扭曲叶片转子精密塑性成形技术的研究

设计了一套带有组合凹模的等温闭塞式成形试验模具，利用模拟试验方法研究了模具形状、坯料形状和成形力等对金属变性流动规律的影响。研究结果表明；采用等温成形和闭塞式成形复合技术可以整体精密成形带径向扭曲叶片的转子锻件；利用组合凹模结构能够解决转子锻后的顺利脱模问题，等温变形条件使薄而长的铝合金叶片的成形性大大提高，而锥底凸模和分流原理可以有效地降低模压力和提高金属充填模腔能力，所成形的锻件的叶片部分接近零件的形状和尺寸，金属的流线方向完全沿零件的几何外形分布，可以有效地提高构件的强度。     

基于WEB的航空航天环形锻件CAPP系统开发

目的 设计并实现基于B/S架构模式的航空航天环形锻件CAPP系统,提升航空航天环形锻件的工艺设计效率,保证产品工艺设计的一致性,实现环形锻件工艺设计的自动化、智能化。方法 根据环形锻件工艺设计理论,结合实际生产过程中环形锻件工艺的设计要求,分析环形锻件工艺设计流程,提炼环形锻件的工艺设计规则。根据环形锻件工艺设计需求和用户需求设计环形锻件CAPP系统架构,选取C#作为系统后端开发语言,利用HTML、CSS和JavaScript技术开发系统界面。选用SQL Server开发系统数据库,配合MVC框架进行CAPP系统各功能模块的开发。结果 设计并实现了环形锻件CAPP系统,系统包含工艺编制、环件信息管理、知识库管理、用户管理4个系统功能模块。在工艺编制模块中导入新增环件信息后可以选择基于规则或基于机器学习2种设计模式进行环形锻件的工艺编制,能够自动生成标准化工艺卡片,与人工设计相比,工艺设计时间缩短了90%。结论 环形锻件CAPP系统具备良好的环形锻件工艺设计能力,能够显著提高环形锻件的工艺设计效率及一致性。     

航空锻件常见表观缺陷及其控制研究

目的 揭示服役寿命长、工况苛刻、锻造成本高、质量控制难度大的航空结构件与发动机盘件用钛合金、高温合金等锻件外观缺陷的产生原因及控制措施。方法 按照航空锻件锻造流程(开坯、制坯、模锻和锻后热处理),分别研究裂纹、折叠、错移等锻造缺陷产生的原因。结果 航空锻件产生表观质量缺陷的原因一般由工艺设计不合理、锻造操作不当、工装设备保障不到位等导致,需结合锻件材料、形状、变形过程等采取对应措施进行优化解决。结论 对航空锻件缺陷产生原因进行了研究,给出了行之有效的解决措施,对于航空锻件质量的提高,尤其是新材料、大尺寸、复杂结构的航空锻件研制具有重要的工程指导意义。     

智能锻造系统的研究现状及发展趋势

锻件在装备制造行业领域属于重要的承力基础零部件。随着我国由制造大国向制造强国转变,锻造行业迫切需要向智能制造方向发展。从智能锻造系统的4个模块阐述了智能锻造技术的发展:第一个模块为机器人自动化生产线及集成控制系统,是自动化产线的核心,用于执行端命令的下达;第二个模块是多机器人协作优化系统,用于调节机器人及设备运动以保证产线高效运作;第三个模块是锻造产线实时数据存储及分析系统,用于判断实时产线运行状况以触发新事件;第四个模块为新锻件工艺快速开发系统,用于新锻件工艺的设计与开发。还分析了目前智能锻造领域存在的问题,认为只有建立企业、高校和研究所等的紧密联系,以问题为导向进行攻关,在此基础上培养交叉复合型人才,才能促进智能锻造的进一步发展。