复杂曲面三维轮廓精度数字化比对检测与误差分析

针对外形复杂的自由曲面,缺乏准确高效的检测方法这一现状,提出了基于光学测量和计算机图形图像处理技术的三维检测方法。利用激光扫描技术获取复杂曲面点云数据,通过快速检测软件,将扫描点云数据与CAD模型进行比对。介绍了实物模型数字化过程及多视点云数据拼合方法。针对可能产生加工误差的原因,以一尊佛像为例,检测了复杂曲面的3D偏差,并结合加工工艺分析出了实际误差产生的原因。该研究为复杂曲面的检测、加工质量控制提供了科学、快捷的方法。     

iPoint3D曲面检测软件开发与工程应用综述

三维光学测量为大型复杂零件精密制造提供了新手段,但实际操作时面临两大难题:其一,非接触式光学测量存在数据规模大、测点噪音与层叠、测点密度不均、初始位姿任意、曲面误差计算难等诸多问题;其二,缺乏统一的数据存储格式、专用检测工艺库和批处理操作,需多款商业软件人机反复交互,效率低下、一致性差。针对这些难题,系统介绍了相位移面阵测量原理、点云微分信息估计、点云精简/光顺、点云-曲面匹配、点云-曲面误差计算等大规模测点处理算法,以此为基础综述了iPoint3D软件开发层次结构、主要功能模块、人机操作界面、IPD数据存储格式,并给出了iPoint3D软件批处理操作的实现方法和检测报告生成流程。最后介绍了完全自主开发的iPoint3D软件在汽车曲轴检测、航空叶片检测、锻造大叶片变形检测、机器人磨削叶片余量分配、机器人铣削蒙皮轨迹计算、核主泵法兰面机器人检测、柔性曲面共形打印视觉定位等工业场景的计算过程和应用效果,并讨论了复杂曲面零件三维光学测量的发展趋势。     

互注意力融合图像和点云数据的3D目标检测

为了利用图像信息辅助点云数据提高3D目标检测精度,需要解决图像特征空间和点云特征空间自适应对齐融合的问题。本文提出了一种多模态特征自适应融合的3D目标检测深度学习网络。首先,对点云数据体素化,基于体素内的点云特征学习体素特征表示,用3D稀疏卷积神经网络获取点云数据的特征,同时用ResNet神经网络提取图像特征。然后通过引入互注意力模块自适应对齐图像特征和点云特征,得到基于图像特征增强后的点云特征。最后在此特征基础上应用区域提案网络和分类回归多任务学习网络实现3D目标检测。在KITTI 3D目标检测数据集上的实验结果表明:在小汽车的简易、中等、困难三个不同检测难度等级上,平均检测精度分别为88.76%,77.63%和76.14%。该方法能够有效融合图像信息和点云信息,提高3D目标检测的准确率。     

型材拉弯件回弹的激光扫描检测技术研究

针对拉弯零件的回弹检测,采用激光扫描检测设备得到拉弯零件的点云检测数据,利用Geomagic Qualify软件的比较分析功能,对拉弯件的点云数据和CAD模型进行3D、2D比较,得出了型材的整体偏差分布以及主要截面的偏差情况。并利用Geomagic Studio软件从点云数据提取拉弯零件引导线,对引导线进行曲率分析。     

基于Geomagic Qualify的叶片尺寸检测与分析

利用SolidWorks建立叶轮的标准模型,用三维扫描仪得到其叶片点云数据并进行后处理,将处理后的点云数据和标准模型导入Geomagic Qualify件进行3D、2D比较,能迅速丑精确地检测出其尺寸偏差,既提高了检测效率,又拓宽了检测手段.     

基于Geomagic Qualify的工件偏差检测技术

以某汽车翼子板为例,结合产品工件的自身特点,通过Handyscan手持式自定位三维扫描仪对其扫描得到点云数据,利用逆向造型软件对点云进行数据处理,应用Geomagic Qualify软件,把点云与原始设计模型进行对齐、3D比较,检测产品工件的尺寸偏差,分析偏差来源,为实际设计改进提供技术依据。     

三维复杂尺寸检测的研究与应用

为提高复杂曲面工件的检测水平,采用XJTUOM三维光学面扫描系统,获取叶轮和水泵外壳的点云数据,结合Geomagic Qualify把点云数据和CAD模型进行3D对比分析,实现了叶轮的全尺寸比对和水泵外壳的关键尺寸测量.试验结果表明:叶轮98%以上的点云偏差在±0.2mm之间,水泵外壳指定位置的尺寸偏差也都在±0.2mm之间.该方法可快速、可视化地实现工件尺寸的检测,极大缩短产品的检测和开发周期.     

综合测量仪提高零部件工序间检测水平

自20世纪80年代中期以来，成品连杆在最终检测中采用带有计算机辅助测量系统的电感式多参数综合检验机(台)已渐成趋势，并在一些大中型内燃机厂、汽车发动机厂得到较普遍的应用。这类设备一般都能测量10多项甚至20多项尺寸、形位公差类参数，但最重要的还是连杆大头孔径、小头孔径和2孔中心距等3项。     

基于激光扫描的逆向工程在检验检测中的应用

介绍了基于手持式激光扫描仪的Geomagic和逆向工程在检验检测中的应用。以航空某机加零件为例,使用激光扫描仪对其复杂特征进行数字化扫描,获得点云数据并对点云数据进行处理,构造CAD模型。运用Geomagic Qualify软件实现了机加零件复杂型面三维误差比较并以零件截面指标计算分析,为机加零件复杂特征的数字化检测提供了新思路。     

基于Geomagic Qualify软件的冲压件回弹检测

快速准确获得回弹量是实现冲压件回弹控制的关键因素。针对冲压件的回弹检测,提出了基于Geomagic Qualify的检测方法。利用Geomagic Qualify的强大比较分析功能,对冲压件的点云数据和CAD模型进行3D比较、2D比较和边界比较,分别检测了冲压件的整体、重要截面以及边界的回弹情况,并将检测的结果以图文方式直观显示出来。该研究为冲压件的回弹检测提供了方便、快捷的方法。     

柴油机连杆加工误差综合检测装置设计

介绍了一种柴油机连杆加工误差综合检测装置,它能对不同型号的连杆的尺寸、形状和位置精度进行高精度的自动检测.介绍了检测装置的结构,检测原理和检测方法,建立了评定各项误差的数学模型.由计算机程序软件按选定的误差评定方法对实时采集的数据进行分析处理,实现了连杆的中心距、平行度、垂直度、圆柱度误差的计算机辅助智能检测.     

基于超声相控阵检测技术的连杆检测方法研究

以回收汽车旧连杆为例,介绍了常见的无损检测方法以及超声相控阵检测方法,通过分析连杆疲劳寿命,了解到连杆常见疲劳断裂缺陷的潜在区域位于连杆中间杆身和连杆小头与杆身过渡凹槽部位。选用Omni Scan MX相控阵超声探伤仪与辅助检测成像软件进行缺陷检测实验,经检测的缺陷结果与人工实际的缺陷位置对比,相对误差在0.5 mm以内,研究结果表明利用相控阵超声声束聚焦偏转特性,可以快速分辨出缺陷的真伪,提高检测效率,对回收的零部件质量提供有力依据。     

汽车发动机连杆结构强度仿真分析

连杆机构属于汽车发动机的核心部件,在汽车发动机运行过程中起能量转换的作用。应用计算机辅助工程技术,对汽车发动机连杆进行结构强度仿真分析,得到装配工况、拉伸工况、压缩工况下的整体非线性应力、接触压力,拉伸工况下的轴瓦、衬套变形,以及疲劳安全因数。基于结构强度仿真分析结果,对汽车发动机连杆进行优化,优化后疲劳安全因数由1.41提高至1.52。     

机电信息

汽车连杆综合测量仪 西安航空发动机公司在国内首次研制成功具有国内先进水平的汽车连杆综合测量仪,最近通过部级技术鉴定。汽车连杆综合测量仪属机电一体化高精度检测设备,由十六套电传感系统、精密机械装置和微机处理系统组成,实现了汽车连杆定位、夹紧、检测、数据处理全过程的自动化,该测量仪具有结构紧凑、检测准确、性能稳定等特点,对提高我国汽车连杆的批量生产和保证质量具极促进作用。(李剑)     

采用线结构光的电动汽车电池包箱体孔组位置在线测量

三坐标测量机和位置度量规测量新能源汽车电池包箱体孔组效率低,投入大,且无法满足在线检测的要求。为此构建由大理石平台、直线电动机、3D线扫相机等组成的在线电池包箱体孔组位置度检测系统。该系统作为电池包生产线的一部分,在机械手将电池包放入检测平台后,直线电动机带动3D线扫相机获取电池包箱体孔组的3D点云数据。将3D点云投影到标定平面,采用中值滤波降噪预处理,膨胀、腐蚀逼出被检测孔轮廓,提取ROI;Canny边缘检测提取轮廓线,最小二乘法提取特征获取圆心坐标与装配孔半径,并采用柔性定位的方法校正所获得的数据。结果表明,在线电池包箱体孔组位置度检测系统满足电池包装配孔位置度0.2 mm的测量需求。     

用继承与优化算法精密拼接无序点云

对结构光三维扫描检测系统的拼接技术进行了研究,建立了两个待拼接点云之间的对应关系,提出用继承与优化算法进行点云的精确拼接.阐述了算法原理,通过建模获取拼接过程中的旋转和平移参数,提出并分析J,拼接的实现过程.采用光栅投射式三维扫描仪获取某型号汽车防雨板的6组点云数据,用提出的算法进行点云拼接,利用多分辨率层次精度分析法对拼接结果进行误差分析,并与最临近点迭代法在拼接精度、收敛速度和耗时上进行r比较.实验结果表明:继承与优化算法可实现海量无序点云的精确拼接,拼接的标准偏差<0.10 mm,两点云对拼接时间<2 s,所需迭代次数比ICP方法减少5次以上.     

发动机连杆逆向设计与有限元分析

针对发动机连杆复杂曲面设计难度大及设计效率低等问题,提出了实体逆向设计的方法.采用Geomagic Design X重构实体模型,并采用Geomagic Control X比对重构模型,验证了重构模型的正确性;采用ANSYS对重构模型进行了有限元静力学分析,并校核连杆强度.结果表明:对汽车连杆逆向设计与优化方法正确,提...     

任务信息驱动的3D打印云服务平台知识管理模型

为了有效辅助用户在3D打印云服务平台上完成产品开发任务,针对3D打印云平台任务流程复杂、任务主体类型多样的特点,提出一种面向任务信息的3D打印云服务平台知识管理模型。梳理了3D打印云平台知识类型,分析了平台典型任务过程并建立了任务阶段间的信息交互映射模型。构建了3D打印云平台知识管理模式,基于本体对知识和任务进行了语义化表示,针对特定任务阶段,提出了综合任务过程属性和任务对象属性的知识双重过滤模型,通过任务对象属性语义扩展保证了知识方案的完整性,实现了个性化的知识服务。开发了3D打印云平台环境下的知识管理系统,通过案例验证了本文提出的管理模型的可行性和合理性。     

基于逆向工程的汽车覆盖件曲面重构技术研究

针对汽车覆盖件复杂曲面重构效率低和精度光顺度低等问题,提出基于逆向工程的多种曲面重构技术相结合的方法。通过多种测量技术采集多组点云数据,采用除噪、平滑等技术进行点云预处理,将多组点云数据统一到同一坐标系下,并通过研究Bezier理论和NURBS理论的优缺点,采用多种重构技术相结合的方法达到快速曲面重构的目的。采用该方法进行了汽车覆盖件车门内板的重构,结果表明该方法能够方便快捷地达到复杂曲面重构的精度和光顺度要求,具有较好的实用性。     

复杂三维曲面涡旋零件的精度检测

提出一种基于3D数字化模型的检测方法,用于检测复杂三维型面涡旋零件的精度。利用三坐标测量机获取涡旋零件的表面点云数据,并运用Geomagic Qualify三维检测软件对获得的数据进行处理,然后进行了数字化模型与参考模型的二维分析、三维分析和形位公差评估。该方法可以方便快捷地检测涡旋零件加工精度,并实现检测结果的可视化。