相位测量轮廓术应用于叶片测量

为解决叶片高精度三维轮廓测量成本高、效率低的问题,搭建了基于相位测量的三维轮廓测量系统.在完成了系统标定后,为了检验系统的测量精度,测量了一个滚珠轴承,测量精度为(0.084±10.01)mm.利用该系统从不同方向对某叶片进行了6次数据采集,采集到的数据通过数据融合得到了整个叶片的三维点云,利用整个叶片三维点云数据得到了叶片的不同截面图,为叶片型面轮廓和几何尺寸的检测提供了依据.相位测量轮廓术用于叶片三维轮廓测量,在保证测量精度的同时大大降低了测量成本,因此将相位测量轮廓术用于叶片三维轮廓测量是非常有意义的.      

面结构光在三维测量中的应用技术研究

结构光测量技术具有非接触、精度高、速度快、应用广等优点,是三维测量领域中重点发展的方向之一。对比3种不同形式的结构光,采用基于三角法原理的面结构光对待测物体进行三维测量,数据采集得到待测物体单幅点云,通过标志点自动拼接技术及基于ICP原理的拼接技术完成单幅点云数据的粗拼接和精拼接,将拼接后点云数据与理论模型对齐并创建彩图,得到待测物体误差彩图,直观反映待测零件实际状态。利用不同设备对同一零件进行测量,验证了结果的正确性以及测量的高效性,测量因素分析可以有效提高测量效率,减少噪点对测量结果的影响。     

基于双目视觉的钣金件边缘检测技术研究与系统开发

针对钣金类零件边缘的快速精确检测需求,设计并开发了一套基于双目视觉的钣金件边缘检测原型系统(SMEIS)。手持式测量装置围绕表面贴有圆形标记点的被测钣金件边缘连续移动,同时测量装置中的线激光发射器向钣金件边缘投射激光条纹,双目相机实时获取同步图像并传输至计算机;系统软件通过并行处理模式实时对输入图像中的激光条纹中心点进行增量式三维重建,实现对钣金类零件边缘的高效检测。阐述了系统的工作流程和软、硬件结构,并对其中的硬件结构布局、激光条纹中心点实时提取以及三维测点实时拼接等关键技术作了详细讨论。对实际钣金零件边缘的现场检测试验结果表明,SMEIS系统的检测速度大于30fps,且获得的点云数据质量良好。对1mm厚度的平面侧壁检测试验表明,SMEIS系统的平均检测误差约为0.04mm,标准差约为0.03mm。     

微机型四坐标万能工具显微镜测量系统

本成果是在普通万能工具显微镜的导轨上加装轴向光栅传感器，光学分度台上加装圆感应同步器，中央显微镜处安装电感测头（或多向触发式测头），通过接口电路与微机联接所形成的一套微机辅助座标测量系统。在使用时，被测零件的座标值由采样开关控制送入计算机，通过相应误差软件处理，便可迅速得到被测零件的几何形状误差。     

基于深度学习的水下条纹投影三维测量方法

水下加工制造在航空、船舶等领域发挥着重要作用,制造过程的原位在线三维检测成为水下制造质量保障的迫切需求。条纹投影轮廓术（FPP）作为经典的光学三维测量技术之一,具备无接触、快速以及高精度等优势。然而,在浑浊水体中,由于光的吸收和散射作用,相机捕获的条纹光强衰减、对比度降低、图像细节模糊、引入大量噪声,导致条纹图质量不佳。根据低质量条纹计算出的相位具有不可忽视的相位误差,造成三维测量精度下降。为减小水下吸收与散射的影响,提出了一种基于深度学习的端到端的条纹图像增强算法,运用条纹图像增强卷积神经网络（FPENet）将低对比度高噪声条纹转换为高对比度低噪声条纹后获取更准确的相位结果。FPENet针对不同浑浊度水体皆可有效提高条纹质量,降低相位误差。尤其在高浑浊度水体中,相位误差可减小50%左右,显著提升水下FPP的测量精度,对于提高FPP在复杂场景中的适用性具有重要意义。     

基于点云融合的管路精确测量方法

为了提高航空发动机管路测量的精度,提出一种基于点云融合的管路模型精确测量方法。利用机器视觉原理从多张图片中得到全局点坐标,作为三维结构光测量过程中的定位点,获得点分布密度基本均匀的点云数据,最后利用点云融合技术得到管路三维数字化模型。测量试验表明,该方法的测量值与标准值最大绝对偏差为0.16mm,可以有效提高管路测量的精度。     

关于计量光栅中的一个基本问题——如何消除周期误差的探讨

计量光栅作为测角、测长元件,已经得到越来越广泛地应用。随着技术的发展,提高元件和系统的精度变得日益迫切。如何提高精度,主要有两方面:一是消除周期误差;二是减少函数误差。关于消除周期误差的理论,近些年来,国内外资料一般都把光栅莫尔条纹电压信号平均当作消除周期误差的法则。作者根据实践中的启示认真地进行理论分析,认为此法则在理论上是不正确的。本文试图说明这个问题,并阐述另一个见解——“莫尔条纹电压信号周相平均法则”,才是消除光栅周期误差的正确理论。     

差分干涉图计算方法研究

本文描述作者发展的一种计算差分干涉图的新方法——条纹位移转换法。该方法,首先将差分干涉图的条纹位移函数转换为绝对干涉图的条纹位移函数,然后用计算绝对干涉图的现有方法,计算出密度分布。将此方法同原有方法一起应用于轴对称流场的差分干涉图,计算结果一致,并同气动理论计算数据相符。最后又将该方法推广到三维流场,这就预示出将差分干涉定量测量应用于三维流场的可能性。     

影象云纹仪及其在航空工程测量中的应用

 本文介绍影象云纹仪的光学原理与设计、结构的特点,结合实例说明了在航空工程测量中的应用。 影象云纹仪是一种非相干光光学图像测量仪器,利用光栅与其影象的干涉形成等高云纹,从而测量物体的三维形状和离面位移。文中用付里叶光学推导了影象云纹光场强度分布,得到云纹标高计算公式;创造了一种制作云纹光栅的金属模板直接拷贝法,研制出的光栅节距误差小,对比度高;仪器光栅主方向往复运动提高了图象的信噪比,沿主光轴的微动平移可实现分数级条纹补偿,并可进行凹凸形态的判定。 文中还给出了薄壁结构失稳扩展和屈曲形态的云纹图,以及旋翼叶片的等高云纹图。     

基准目标在叶片设计中的应用

基准目标是零件在加工和检验过程中与夹具或测具相接触的有规定的大小和位置的点、线或面。这些特定的点、线或面按照六点定位的原理建立三基面体系。 基准目标系统最初应用于以粗糙表面定位的零件上。但目前在国外,基准目标已在铸件     

AutoScan系列复杂零件自动化三维测量装备开发与应用

自动化三维测量可实现复杂零件的精度检测,为后续工艺优化提供基础数据,是保证航空航天领域复杂零件成形精度的关键技术,但应用时尚存在以下问题：其一,自动化三维测量视点规划仍以人工示教为主,规划效率低、效果差;其二,锻造成形等工业现场工况恶劣,易使系统预先标定的参数发生漂移,测量精度难以保证;其三,多视测量数据拼接仍主要采用标志点拼接的方式,过程繁琐,应用局限大;其四,在线自动化测量时受工装夹具等影响,测量点云中存在大量背景噪声,影响数据自动处理的精度与稳定性。针对上述难题,介绍了基于双目测头的自动化测量视点规划、基于耦合焦距比例约束的系统参数自标定、基于全局优化的多视测量数据拼接、基于自适应阈值迭代最近点（ICP）点云背景噪声自动去除等关键技术;在此基础上,研制了系列自动化三维测量装备,包括PowerVirtualPlan视点规划软件、PowerScan三维测量软件、iPoint3D数据处理软件的开发;最后,介绍自动化三维测量装备在航天航空等领域的工程应用情况。     

飞机装配几何量质量检测体系构建及关键技术

针对新一代飞机装配过程几何量检测的高精度、高效率和高可靠性需求,分析了飞机装配过程几何量检测特征和具体的检测要求,提出了用于不同测量任务的测量方法,构建了装配几何量质量检测体系。研究了复杂装配现场多源异构整体测量工艺仿真及精度优化、三维点云数据的拟合与对齐和基于整体测量场的多系统协同测量3项关键技术,开发了装配检测质量管理平台,实现了检测数据管理信息化,为后续装配提供数据支撑,同步提升了飞机装配过程质控能力。     

基于三维激光扫描的蒙皮对缝检测研究

针对传统蒙皮对缝检测方法误差大、效率低等问题以及二维激光对缝检测的缺陷,采用了一种基于三维激光扫描蒙皮对缝的检测方法并开发出相应软件。提出了蒙皮对缝三维点云数据的去噪、临界点识别及提取方法,根据蒙皮对缝间隙阶差对气动外形的影响,分析其实际几何结构,与理论结构对比,提炼出了计算蒙皮对缝间隙阶差的数学模型,并通过对试验模拟件对缝的检测,验证了其计算精度。结果表明:该检测方法可行,与二维激光检测相比精度和重复精度更高,间隙测量精度达到0.04mm,阶差测量精度达到0.02mm,可以满足蒙皮对缝检测需求,为分析间隙阶差对装配质量的影响提供数值依据。     

叶片三维轮廓测量点云数据高精度多角度融合

针对高精度多角度点云数据融合叶片测量难题,设计了一种基于相位测量轮廓方法的多角度点云数据融合的机械装置.通过设计对参考平面数据旋转的算法,实现叶片三维轮廓的高精度数据合成,精度达到(0.06±0.01)mm.这种装置的方法、结构简单实用,测量效率和精度高,可以多个叶片同时测量,是一种可以取代三坐标测量的实用方法.      

基于曲面特征的截断线掩膜解相技术的研究

在条纹投射测量方法中,由于三角测量法固有的特点,将有效测量区域从含有背景、阴影、表面不连续等区域的条纹图中分辨出来,完成相位去包裹计算,是一个实际测量中的难点之一。本文借鉴图像分割的原理,对调制度分布图进行分析,提出一种基于调制度自动分割的物体轮廓有效测量区域自动识别方法,实验结果表明,该方法能够实现阈值的最佳选取,自动识别物体轮廓有效测量区域,并根据变形图与极点的关系,提出由A trous algorithm of wavelet transform(多孔小波算法)来检测曲面变形的奇异点,通过奇异点辅助来连接截断线,从而实现快速有效地解相并提高三维测量的精度。     

一种基于火箭橇轨道的动基座重力 测量系统评价方法

传统的重力仪精度评价方法为重力仪测量值与静态定点值或飞行状态下的重力线网格参考值进行比较,根据差值或相对异常值来评价重力仪的精度指标,但其缺点是飞行轨迹重复性差.火箭橇轨道是进行火箭橇测试的重要组成部分,它严格按照设计建设,长达数公里,拥有完整已知的地理数据信息,且沿着火箭橇轨道布有众多的绝对重力基准点.提出一种基于火箭橇轨道的重力测量系统评价方法,通过火箭橇轨道上的众多绝对重力基准点和重力仪测量得到的重力值比较,评价重力仪的精度指标性能.其优点是该方法能够连续、快速、可重复评价重力测量系统的精度指标,为重力仪研制提供精确的评价手段和鉴定方法.     

基于Kinect三维重建的地下井室可视化方法研究

针对现有地下井室病害探测与维护方法的不足,提出了一种基于Kinect三维重建的地下井室可视化方法,以实现其三维可视化探测与维护.还提出了一种基于多项式曲面拟合的Kinect深度测量误差修正方法,利用联合双边滤波算法对深度图像数据进行预处理;结合SIFT特征匹配和改进的RANSAC算法获取相邻点云间的初始位姿,并利用基于邻域特征的ICP算法进一步实现不同视角点云的精确配准,从而获取全局一致的稠密三维点云.最后,在三维稠密点云的基础上进行曲面重建和纹理贴图,以实现地下井室真实三维重建.实验结果表明:所提方法可有效修正Kinect深度相机的深度测量误差,在0.5～4.5m的测距范围内,其三维重建精度可达2cm;在4.5～7m的测距范围内,精度也可以保持在4.5cm以内.所提重建方法可实现地下井室真实场景的三维可视化,为地下井室的探测和维护提供了技术支持.     

相位偏移干涉测量中移相误差补偿技术研究

 在相位偏移干涉测量技术中,一阶线性和二阶非线性移相误差是产生相位检测误差的主要因素。在研究移相误差对相位偏移干涉法测量精度影响的基础上,提出五步移相算法一阶线性和二阶非线性移相误差补偿技术。该方法从相位偏移干涉图中拟和出移相过程中存在的移相误差,对五幅算法结果进行误差修正。试验证明移相器存在 10%一阶线性误差和 1 %二阶非线性误差时,五幅算法相位检测误差为 0.12弧度;采用该补偿方法可以将相位测量精度减少到 0.02弧度,相当于采用氦氖激光器的倍程干涉仪中位移测量精度从 6.0 nm提高到 1 nm。     

刀形检测系统及空间测量坐标系的建立

论述一种基于二维视觉的刀形检测及调位系统,给出了测量系统的机械结构以及刀具 原理,分析了系统测量坐标系建立的原理和方法,并给出相关的实验数据。系统的研制实现了高效、精确、自动的刀形检测和位置调整,为高精度数控加工提供了保障。