基于光栅投影测量改进的类双目系统标定方法

系统标定是光栅投影测量系统中的关键一步。将投影仪看成相机的类双目系统标定方法具有操作简单、精度高、可靠性强的优势。在此系统标定方法的基础上,提出一种提高测量系统精度的系统标定方法。根据提取的标定板上圆标识的圆心坐标,利用计算机生成含有相对应十字标识的图像,用于相机标定,可避免圆标识轮廓对角点提取的影响,从而提高相机标定精度。同时,推导快速求取投影仪伽马的表达式用于相位校正,可建立投影仪像素与相机像素精确的对应关系,从而提高投影仪标定精度。结合投影仪和相机的标定结果,建立统一的世界坐标系完成整体系统的标定。实验结果表明:采用上述标定方法,可将投影仪和相机标定精度分别达到0.25 pixel和0.15 pixel;同时测量了一个长方体,精度达到0.142 7 mm。     

钛合金叶片三维测量中背景去除的两步法研究

基于双频栅线法的三维测量系统因其相位的过程不易受到噪声干扰而被广泛应用于三维轮廓测量领域。针对当测量对象为钛合金叶片时,因叶片主体颜色和参考平面颜色对比度太低而引起的叶片连续相位图与背景图像难以区分的问题,提出两步去除背景法:首先将参考平面预置为黑色背景,以增大参考平面与钛合金叶片的颜色对比度,实现有效区分二者的目的;然后结合Matlab软件中的imcrop图像切割函数,进行有效包裹叶片的变形光栅条纹图像的自动截取,进而运用双频栅线法进行相位展开,最终得到完整的叶片连续相位图。实验结果证明,所述方法不仅可以有效地区分开叶片连续相位图与背景图像,从而将背景图像完整去除,同时也提高了整个三维测量系统解相位的精度。     

基板材料与铺粉速度对激光选区熔化成型M2高速钢的影响

为提高三维打印技术制备M2高速钢刀具材料的力学性能及改善微观组织,促进金属刀具材料三维打印技术的发展,采用激光选区熔化技术,在不同基板材料和铺粉速度下制备M2高速钢试样。对试样力学性能以及微观组织进行表征与观察。结果表明：与M2高速钢基板相比,316L不锈钢基板的热膨胀系数高约57.27%,热导率低17.28%,制备过程中产生的热应力显著降低并且冷却缓慢使残余应力释放更充分,因此采用316L不锈钢基板更有利于成型M2高速钢试样。铺粉速度减小,打印过程中实时热处理时间将大大增长,这导致材料硬度略有下降但微观组织更加致密,裂纹、孔隙等缺陷减少,拉伸强度升高。经试验得到的试样洛氏硬度最高可达（58.97±0.28） HRC,拉伸强度能够达到（937±118） MPa。微观组织呈现网状结构且其中存在大量马氏体柱状晶,针宽小于1μm,主要物相有α-Fe、马氏体、奥氏体以及MC型碳化物。     

基于结构光的角焊缝外观检测算法研究

针对结构光条纹曲率变化较大时中心线提取存在误差,导致焊后角焊缝外观参数检测不准确的问题,提出一种基于结构光的角焊缝外观检测算法。首先建立角焊缝外观检测系统并对系统内相机进行标定;然后采集图像并经过高斯滤波、Otsu值分割等一系列图像预处理,提出一种法向平均法来提取结构光条纹中心线;最后通过直线拟合法与移动向量法来提取结构光特征点,结合角焊缝外观定义计算出其宽度、凸度和咬边等外观参数。实验结果表明,所提出的角焊缝外观检测算法准确性高,平均误差为0.021mm,且系统算法具有良好的稳定性。     

用于航空发动机叶片焊接修复的改进Canny算法

传统Canny算子因良好的边缘检测效果得到了广泛应用. 在钛合金叶片边缘检测过程中,由于复杂的周围环境,导致处理后的图像容易出现检测结果不连续的情况. 为此提出基于部分非极大值抑制的改进Canny算子. 在梯度非极大值抑制过程中,将极大值点作为候选边缘点;将非极大值二次筛选,保留8邻域内候选边缘点不相邻的非极大值点;采用最大类间方差法(Otsu)进行阈值选取,增加自适应性. 结果表明,处理时间保持不增加的情况下,连续性得到提高,连通点占边缘点总数量的比例由0.686提升到0.904,边缘检测效果良好.     

黏结相对YSZ基高温封严涂层沉积效率和热循环性能的影响∗

为解决 YSZ(Y₂O₃ 部分稳定的 ZrO₂ ) 陶瓷基高温封严涂层沉积效率较低和易于过早剥落失效的问题,选择氧化铝 (Al ₂O₃ )、钇铝石榴石(Y₃Al ₅O₁₂ ,YAG)及镁铝尖晶石(MgAl ₂O₄ )为三种高温黏结相,通过喷雾造粒的方法分别制备出 B0(无黏结相)、B1(含 Al ₂O₃ )、B2(含 YAG)和 B3(含 MgAl ₂O₄ )等四种 YSZ 基团聚颗粒,研究黏结相对涂层沉积效率和热循环性能的影响。 结果表明,YAG 的黏附和包裹作用最强,与 B0 型粉末相比,B2 型粉末的沉积效率提高了 181. 49%;热循环过程中不断增长的裂纹扩展驱动力和陶瓷材料的脆性属性是导致陶瓷涂层剥落失效的主要原因,由于 YAG 相的弥散增韧作用,B2 型涂层的断口呈现出类韧窝形貌,与 B0 型涂层相比,B2 型涂层的断裂韧性提高了 39. 76%,热循环寿命提高了 43. 68%。 YAG 黏结相的添加显著地提高了 YSZ 陶瓷基高温封严涂层的沉积效率,同时较好地提高了涂层的热循环寿命。     

顶棚水平开口对细水雾灭室内火的影响研究

对细水雾扑灭具有顶棚水平开口的室内池火进行了实验研究和理论分析.研究表明,池火热释放速率较大时,在高温烟气作用下,细水雾能快速蒸发产生大量的水蒸气.在水蒸气的稀释作用和燃烧耗氧作用下,燃烧区域的氧气浓度迅速下降到极限氧浓度,火焰因此而窒熄.在池火热释放速率较小时,水蒸气稀释和燃烧耗氧对燃烧区域内的氧气浓度影响较小.细水雾雾滴冷却火焰和销毁自由基可能成为灭火的主要机理.在以上两方面机理共同作用下,出现灭火时间随着池火热释放速率的增大而减小的实验现象.顶棚水平开口的位置和面积决定进入室内到达燃烧区域的空气流量,从而影响细水雾的灭火时间.实验表明,开口位置与火源的距离越大,灭火时间越短;而开口面积越大,灭火时间越长.     

机器人焊接大型接头多道焊填充策略

提出了一种可用于机器人焊接大型V形焊接接头多渠道焊填充策略。通过分析各种焊道截面形状,给出V形接头第一层敷设一道焊道,由第二层开始每增加一层也相应的增加一道焊接的敷设方法,在采用等截面积焊道的条件下,推导出从第二层开始以后有近似相等的层高,从而提出了设定多道焊焊接层数以及每层焊道数的规划方法,该填充策略具有各焊道截面积相等、所有焊道的焊接参数均相同、规划简单及适应性强的优点,克服了以往填充策略中焊接参数频率变化、焊接质量不易保证的不足,试验表明,应用这种填充策略可保证大型焊接接头的焊接质量。     

航空压气机叶片修复夹具流道结构优化研究

为保证TC4钛合金航空压气机叶片焊接修复质量,提高其焊接过程中的高温冷却速度至关重要,而提高夹具的水冷散热速度又是提高叶片冷却速度的关键。基于强化传热理论,在叶片修复夹具上设计了三角形螺纹流道,强制冷却水与夹具换热。通过有限元模拟,优化了流道结构,以增加冷却水单位时间内吸收热量Q_1,从而加快叶片高温冷却速度。针对叶片温度大于350℃的情况,分别研究了流道中螺纹螺距P(6～18)mm、牙型底部宽度A(2～6)mm及牙型高度H(0.3～1.2)mm对Q_1的影响。结果表明,Q_1随P、A增大而减少,随H增大而增加。当P=6mm,A=2mm,H=1.2mm时,夹具冷却能力最强,较光孔流道夹具,Q_1大幅增加,传热强化了52.90%。这表明三角形螺纹流道夹具具有良好冷却能力,对保证叶片修复质量有重要指导意义。