轨道车辆无油涡旋空压机圆渐开线参数的测量方法

为了提高轨道车辆使用的无油涡旋空压机圆渐开线参数的测量精度和降低测量难度,文中提出了一种采用牛顿插值多项式拟合两段渐开线曲线,并根据拟合的两段多项式函数和圆渐开线特性求得渐开线曲线的节距、基圆半径和圆心坐标等参数的测量方法。该方法降低了测量点的选择难度,并能有效减少测量和制造误差的影响,测量结果可靠、准确。     

大型数控磨齿机中心定位算法研究

大型数控磨齿机床具有加工工件大、Y轴行程短的特点,确定回转中心时采样点范围小、测量圆弧短、圆特征信息丢失严重,导致定心不准确,影响齿轮的齿距偏差、齿形偏差等性能指标。本文针对短圆弧测量,分析了拟合圆心方向和拟合半径对圆拟合算法的影响,提出了拟合圆心迭代初值的计算方法,并利用拟合圆半径信息改进了最小二乘圆拟合算法。仿真结果表明引入拟合半径信息的最小二乘圆拟合算法能够有效提高短圆弧圆拟合精度。     

通过式车轮踏面滚动圆直径测量算法的设计

轮对的滚动圆直径是评价轮对能否继续服役的重要指标。采取激光位移检测法,设置2个激光位移传感器,并将其按照规定安装到相关轨道处。当列车轮对行驶通过此装置后,可检测到列车轮对的轮廓外形数据。通过Origin绘制出轮对的外形图,选择轮对基点处的数据进行曲线拟合得到2条轮对滚动圆曲线。采用MATLAB设计算法得到轮对滚动圆的实际坐标点,通过最小二乘法对数据点进行拟合求圆,从而得到列车滚动圆的直径。将测出的轮对滚动圆直径与真实的轮对滚动圆直径进行对比,验证该测量方法的可行性。     

数控车床加工外圆尺寸精度控制的一种新方法

轮廓加工的尺寸精度控制常规方法不易控制多个不同公差带偏差的尺寸,通过实验证明,对于外圆尺寸精度控制采用了统一偏差编程后,修改程序坐标及磨损相结合的方式进行精度控制,为外圆尺寸高质量加工提供精度条件。     

基于坐标比对测量法的车间测量及其应用

常规的坐标测量需要工件恒温,造成工件的检测结果无法及时指导生产,时效性差.针对铝合金材质的变速箱后壳体检测结果时效性差的问题,提出坐标比对测量法对变速箱壳体进行车间测量,以实现在非标准测量环境下进行有精度保障的测量;并依据修正矩阵分别给出坐标比对测量法下的平面以及圆的最小二乘拟合解并进行实验.实验对变速箱后壳的面特征和孔特征在25℃的车间环境使用坐标比对测量法进行测量,并将测量结果与20℃下的坐标测量机中直接进行测量的测量结果进行比较,结果表明:在25℃下对铝合金变速箱后壳体的面和孔进行坐标比对测量,其与在20℃下坐标测量机中直接测量的偏差在4 pm以内,结果有效,实现了非标准测量环境下的测量结果返回标准测量环境下,消除了工件恒温时间,提高了测量结果指导生产的时效性.     

麻花钻圆度误差测量的构造性方法的研究

在对麻花钻圆度误差进行测量时,利用万能工具显微镜及附件对麻花钻棱边主切削刃处横截面圆弧的采样点坐标进行测量.为了平滑数据噪声,采用豪斯赫尔德正交变换法等构造性方法来进行数据处理,以达到求解较好的数值稳定性,获得麻花钻横截面拟合椭圆方程系数较高精度的数值解,并据此求取拟合椭圆的中心坐标,得到麻花钻棱边主切削刃处横截面的圆度误差.     

基于四次贝塞尔曲线的起重机转弯非圆曲线轨道优化设计

为解决有轨起重机在转弯时出现的啃轨、卡轨问题,提出了基于贝塞尔曲线的起重机非圆曲线轨道方案。方案选用四次贝塞尔曲线作为转弯内轨曲线,针对起重机单轮和多轮情况,通过起重机大车行走机构的几何关系计算出外侧前后点的轨迹。以外侧前后点最小偏差量为优化目标函数,利用多始点启发式全局优化算法搜寻最优的贝塞尔曲线参数,并通过Hermite插值法拟合出外轨轨迹。计算结果表明,与传统圆弧转弯轨道相比,以非圆贝塞尔曲线作转弯轨道时在起重机转弯过程中出现的外侧前后点最大偏差量大幅减小。此外还分析得出,偏差量会随着基距和轨距的增大而增大,随着圆弧内轨半径和直轨道夹角的增大而减小。另外,通过计算比较非圆四次贝塞尔曲线轨道曲率半径与圆弧轨道情况下单轮和2轮台车卡轨时极限曲率半径,验证了起重机大车转弯的实际通过性,最后利用ADAMS进行动态仿真实验论证。     

酸轧机组轴线的检测与分析

针对冷轧钢厂酸轧机组的检测问题,研究了轴线的精密检测方法,研究了计算酸轧机机架中心坐标的相交线法和最小二乘拟合圆法,并在固定斜率的条件下计算出酸轧机组机架中心的拟合直线,最终获得每个机架中心与轴线的偏距。研究和计算后发现,采用最小二乘拟合圆法计算酸轧机组机架中心的坐标,能更好地反映酸轧机每个机架中心的实际偏移量。     

基于OpenCV的圆心坐标定位的优化设计

针对圆环柱体零件圆心点的坐标如何定位和定位数据的异常波动问题,基于对圆环柱体零件边缘点检测坐标分布情况进行了研究,提出了四分位数展布法处理数据异常值和基于最小二乘法拟合圆曲线相结合的方法。首先对采集到的图像进行滤波、增强的预处理,其次对原图像转换得到的灰度图像进行基于Canny的边缘检测算法,提取轮廓边缘点坐标。最终进行边缘点坐标拟合环节,将边缘点到平均值中心点的距离的平方做成顺序排列数列,先用四分位数展布法对边缘点坐标的异常值进行筛除,再用数列中的众数所代表的边缘点坐标代替异常值点的坐标,最后利用最小二乘法对处理后的坐标数据进行圆拟合得出圆心的精确坐标值。经过基于OpenCV的圆心定位系统和进给设备的实验验证,表明该方法可以提高圆心坐标点的精确度,并提高了进给设备的准确度。     

基于学习的2x/y直线进给轴圆轮廓误差精密补偿方法

为了提高龙门2x/y直线进给轴联动的圆轮廓精度,对进给轴联动圆轮廓误差的测量、评价和补偿方法进行研究。分析直线电动机驱动的进给轴联动过程存在圆轮廓偏差的原因及其补偿的复杂性,给出一种基于学习的联动轴圆轮廓误差在线精密补偿方法,此方法通过双光束激光干涉仪动态精密测量x/y联动轴的实时坐标值,应用最小二乘圆方法评价确定理想圆,接着通过与理想圆轴坐标位置的比较,计算得到轴向偏差学习样本,建立基于最小二乘支持矢量回归机(Least square support vector regression,LS-SVR)方法的轴向偏差离线识别模型,通过模型的在线回归计算确定联动进给过程的偏差补偿量,给出补偿量控制输出策略与补偿系统构建方案,在自构建的直线进给轴平台上进行在线补偿试验。结果表明应用该方法对2x/y直线进给轴联动的轴向偏差进行在线补偿,可使圆轮廓精度提高68.7%。     

小孔孔径及同轴度精密影像测量算法的研究

针对小孔加工后采集得到噪声图像的特点,提出对提取的亚像素轮廓进行多次寻心处理及最小二乘圆拟合,以获得拟合圆的圆心坐标和直径长度的方法。通过对零件内外轮廓最小二乘圆拟合而得的圆心坐标进行数学计算,从而得出零件内外孔同轴度。该方法相比于传统接触式检验和一般非接触式检测方式,不但测量精度高,而且费时少。通过对标定板和光面环规标准件的测试结果表明,基于机器视觉的小孔孔径及同轴度测量算法,可使得小孔孔径及同轴度重复测量精度小于0.5μm。该测量方法已用于到水处理喷丝头等零件的测量。     

中低轨卫星高仰角时刻的轨道预测

使用改进的拉普拉斯算法对人造卫星进行轨道预测时,在卫星仰角过高及卫星过顶点时刻其外推精度都较低,无法满足轨道预测的精度要求。本文基于对外推数据和实测数据的分析,提出了基于时间校正的轨道预测方法。该方法首先对外推数据和实测数据进行坐标旋转,然后用实测数据对外推数据进行时间校正,从而获得高精度的卫星轨道预测数据。利用水平式光电设备对卫星进行了跟踪实验。实验中使用了大于60s时长的高精度自动跟踪数据,先进行运动方程的拟合,然后进行时间校正,外推出了超过20s时长的高精度预测数据,且在卫星过顶点时刻,预测偏差可以保持在3″左右。实验结果表明,该方法有效地提高了卫星在高仰角时刻的轨道预测精度和保精度跟踪时间。     

等流量柱塞泵凸轮轮廓的最小二乘法数控编程

针对等流量柱塞泵凸轮轮廓运动规律复杂、加工编程要求高的状况,提出了对轮廓曲线进行最小二乘法拟合与数控编程的方法。首先根据凸轮运动规律按等间隔参数法对凸轮曲线进行了分段离散,对离散点用最小二乘法拟合出凸轮的第一段圆弧;再根据所计算的拟合圆与凸轮曲线的偏差用最小二乘法拟合以得到其余各圆弧段;最终完成了整个轮廓拟合及数控编程。研究结果表明,用该方法进行等流量柱塞泵凸轮的数控编程,拟合圆弧段少、光顺性好,避免了在数控加工时产生振动,可提高加工质量。     

机器人坐标系与激光跟踪仪坐标系的快速转换方法

针对机器人坐标系与激光跟踪仪坐标系的转换问题,提出一种机器人单轴旋转运动与自身读数相结合的方法。将靶标球安装在机器人末端,用激光跟踪仪实时测量球心坐标,对机器人单轴转动产生的圆弧轨迹进行空间圆拟合,由三个空间圆的单位法向量可得到旋转矩阵。再求取球心初始位置相对于机器人默认工具点的坐标偏移量,便可反推机器人坐标系原点在激光跟踪仪坐标系下的坐标,即平移向量。实验结果表明,转换后空间点X、Y、Z坐标的RMS误差分别为0.216 mm、0.111 mm、0.157 mm。     

稀疏点测量航空导管的圆柱拟合算法研究

航空导管是航空管路系统的重要组成部分,为保证导管质量需要对导管进行测量获得其几何参数。为获得导管几何参数需要对测量点进行空间圆柱拟合。目前已有的圆柱拟合算法需要稠密的点云,有时受限于测量时间和环境只能获得稀疏的测量点,过少的测量点影响了圆柱拟合的精度,无法准确获得导管几何参数。针对这一问题,提出一种通过计算点云投影点的圆度来选取圆柱拟合时的初值的圆柱拟合算法。算法首先将采集的点云分别投影到以各个单位向量为法向量的平面上,将投影点拟合成圆,计算其圆度;然后将圆度最好的一组单位向量作为拟合圆柱轴向的初始向量,对应投影圆的圆心坐标和半径作为圆柱轴心和圆柱半径的初始值;最后利用梯度下降法对圆柱进行拟合。实验结果验证了该算法不需要大量的测量数据就可以较为准确地拟合圆柱,可以用于航空导管几何参数获取。     

基于磨齿机床在线测量系统的探头标定方法研究

基于在线测量机床系统误差提出一种测量探头的高精度标定方法。选用标准量棒作为标定参考,首先测量量棒同一截面位置上的不同点来获取测量数据,然后根据最小二乘法对测量数据进行测量圆拟合,最后将拟合圆心坐标进行几何处理,得到测量探头中心坐标。该标定方法简单有效、适用范围广,可有效解决标定时探头自由度较少的问题,为测量仪上探头的标定提供参考。     

基于VC的最小二乘拟合圆在LAMOST中的应用

单元标定即建立中心轴、偏心轴的运转脉冲数与中心轴、偏心轴实际转角的关系.在标定之前,需根据采样点拟合圆心和半径,拟合的精度直接影响标定与后续测量的精度.利用最小二乘法最小化误差的平方和拟合出圆心坐标和半径.介绍最小二乘拟合圆算法与VC实现代码,并通过实验结果加以验证.     

三坐标测斜面孔时坐标投影偏差及不确定度

结合面投影和坐标平面投影两种投影原理,应用FARO和ZEISS两种三坐标测量机对磨刀机外壳上的斜面孔进行测量,观察被测孔的尺寸和坐标位置偏差,并对被测孔的圆度和测量平面的平面度误差所产生的不确定度进行分析。结果表明,两种途径测量偏差合理,满足定位误差及形状误差产生的不确定度的要求,为利用三坐标测量合理建立零件逆向CAD模型提供了依据。     

基于射影变换圆阵靶标中心像点的计算

在基于圆阵靶标的视觉测量系统应用中,投影椭圆的几何中心并不是圆中心像点。为此,提出了一种基于射影变换的靶标圆中心像点计算方法。在完成退化椭圆边缘的亚像素坐标提取之后,该方法通过迭代的方式计算投影图像与生成的靶标规格相似图案之间的射影变换关系,可将退化椭圆边缘映射成较规则的圆。采用基于随机抽样一致(RANSAC)的圆拟合算法剔除异常点并计算圆心坐标,通过射影逆变换将其映射回原图像中,最终迭代收敛的圆心坐标点即为中心像点。仿真与实际实验均效果显著,从而验证了所提方法中心像点计算的有效性和准确性,并且可应用于众多视觉测量系统中,具有较强的实用性。     

基于卡尺边缘检测算法的铆接孔径尺寸检测方法研究

提出了一种基于卡尺边缘检测算法的方法对飞机铆接孔径进行检测。对采集的孔径图进行图像增强,通过数学形态学的膨胀、腐蚀等运算提取锪窝孔外圆的圆环区域,利用卡尺边缘检测算法进行边缘检测,得到各边缘点及其坐标,最后结合RANSAC算法将检测到的边缘点进行圆拟合,产生圆轮廓并获取半径,完成拟合测量。经实验证明,该检测方法具备良好的抗噪性能与亚像素精确定位能力,正确率高,稳定性好,重复测量精度可达到±20μm。