飞机发动机叶片的非接触测量

具有重要意义。 术与制造系统，其中以计算机集成制造系统()*+,) 为代表的各种先进制造技术受到高度重视。 测量系统总体! 逆向工程是计算机集成制造系统的重要功能 之一，而复杂曲线曲面实体的逆向工程是逆向工程 中的典型代表，也是逆向工程的难点之一。要完成 测量系统主要由三坐标测量机、激光测头和配 套使用的控制设备与图像采集处理模块组成，如图 复杂自由曲面的制造，首先要对实体的自由曲面模 型进行测量，实现数字化，继而处理测量数据，根据 / 所示。 这些数据点建立曲面模型，并将造型结果生成符合 )-. 接口的数据格式，以便曲面模型能被 )-. 系 统读取并进行进一步的修改和完善。因此，能否实 现对曲面模型的高速、高精度测量，能否对测量数 要的作用，通过它高精度的运动完成测量系统的定分辨 图像采集卡的选择主要考虑三个方面:!位和测头在线扫描。本文选用了青岛前哨朗普测量 率， 转换精度， 转换速度。基于这些方面的要 "# 技术有限公司生产的 $%% 坐标测量机。 ! 求，选择了中国科学院自动化研究所生产的基于 05 总线的 <=)(> %?@&AB 黑白图像采集卡C 它可 /" 以实现四路视频输入的切换采集。性能指标为:空 间分辨率是 DE，满足使用要求。图 # 给出图像采集卡的 " 硬件原理图。 图 主动双目立体视觉原理示意图 ! 激光测头采用了主动双目视觉传感技术，如图 图 # 图像卡硬件原理图 所示。其中激光平面并不表征传感器的结构参数， ! 测量软件的编写是基于 I)*J’K> 操作系统，用 它的任务只是参与特征点的形成;测量时不对光平 0OO语言实现。整个测量过程

流程

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如图 G 所 L)>M8N 面位置与摄像机摆放位置之间的几何关系提出严 示。 格要求，而是通过两个摄像机之间存在的固有几何 约束来完成测量;从在整个像面上搜索匹配对象变 为将研究对象限定为图像中的特征点(光条在图像 中产生的亮条纹)，这样可以仅在其中一个摄像机 采集图像中的光条纹中寻找与另一个摄像机得到 的光条图像上相互匹配的点，这些特征点往往具有 明显的特征，信号的信噪比高，因此在特征匹配的 准确度大大改善的同时，匹配速度也有明显提高。 坐标测量机的控制系统采用直接计算机控制 方式，结构组成简单。系统核心采用美 国 &’()’* +*,)*--.)*, 公 司 的 /01 2 3 4/ 系 列 &+5 6&’()’* +*,)*--.)*, 5*(-.789-:控制板，该控制板以数字信号 处理器634/:为主处理芯片。将其插在测量机主控计 算机上，能完成带有前馈的 /53 直流电机伺服控 制，并具有连续运动轨迹控制性能和完善的保护功 能。控制系统的组成如图 ; 所示。 图 G 系统的工作流 程 ! 光条图像的处理 在测量过程中，视觉测头获得的被测物体图像 是激光光条图像，因此光条中心的精确提取是获得 高精度三维曲面测量结果的前提条件。 中值滤波 ! 既要消除噪声又要保持图像的细节可以使用 图 ; $%%! 坐标测量机控制系统 中值滤波器(一种非线性平滑滤波器)。 变。标匹配和动态模式匹配等。 图像二值化 !在完成两个摄像机的相对定位后，可以通过匹 考虑到光条图像中阴影、照度不均匀、对比度 配两幅图像获得被测物体在摄像机坐标系下的三 不一致等因素的影响，以及突发噪声，背景灰度变 维坐标。考虑到测量速度的要求，需要选择一种计 化等，如果只用一个固定的全局阈值对整幅图像进 算开销小、受图像采集时环境光照条件影响小的匹 行分割，由于不能兼顾图像各处的情况而使分割效 配算法，因此根据摄像机的位置约束关系，使用外 果受到影响。其解决办法就是使用基于坐标位置的 极线约束方法匹配图像目标中的特征点。在具体使 阈值来对图像各部分分别进行分割，这种阈值分割 用外极约束实现匹配过程中，根据两条外极线具有 方法叫自适应阈值法。这类算法的时间复杂度和空 一定几何关系的特性，找到两条外极线斜率的对应 间复杂度比较大，但抗噪声能力强，对一些用全局 关系，从而实现立体匹配，这种方法被称为外极斜 阈值法不易分割的图像有较好的处理效果。 率匹配法。 细化处理 " 由于光条图像中光条具有一定的宽度，要想得 到光条中心的精确位置，首先需要锁定中心的大致 " 实验验证位置。针对得到的二值化图像，本章采用近年来发 展起来的形态学图像处理方法 图像细化技术，提 ’ 本实验对飞机发动机叶片进行了实际测量，通取出单像素宽的光条，为进一步的处理打下了基 础。 过 带动测头沿 轴对叶片进行了扫描测量， ()) * 细化是指一种图像处理运算，可以把二值图像

记录

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了测量的 + 条光条曲线，经立体匹配得到测 , 目标区域缩成线条，以逼近目标区域的中心线，也 量的空间数据点。 称之为骨架或核线。细化的目的是减少图像次要成 针对测量得到的 + 条光条，采用三次样条插 , 分，留下目标区域的最基本信息，以便进一步分析 值方法对叶片表面进行了拟合，为了实现测量数 和识别。在细化一幅图像的过程中应满足两个条 据的比对，需要建立非接触测点与使用测量机接 触测头测量得到的接触测点之间的对应关系，依据 误 差 评 定 准 则 可 以 得 到 曲 面 轮 廓 度 误 差 小 于 "%" 工作原理 " 模具设计 弯曲加工时，零件位于 (.+ 孔内，以 左端 ""! #$ 模具结构 面定位，再以辅助工具;略<弯曲零件至与 "面紧贴 : 零件弯曲模结构见图 所示，材料为 # 钢，并 ! -模具贴合良好，依次拆下件 、件 ，即可取下零件。 !( 经调质处理 563!,7+!。该模具为组合加工模具，件 ( 与件 #、件 ! 与件 + 结束语& 的 毛 坯 分 别 为 一 整 体，厚度两面经磨削 经多次试模、修模，对弯曲回弹量及零件展开加工后用螺钉、销钉 组 合 在 一 起 加 工 外 尺寸进行修正后，获得了满意的零件质量。该弯曲 形，再经线切割从 8$ 模具结构简单，制造成本较低。经实际生产使用、检 8 面切割分开成上下测，零件质量合格率达到 以上，较好地满足了 )"= 两部分，同时加工出 科研生产的需要。 参考文献& 零件弯曲模结构图.+ 孔，其中件 、件 "((图 ! ! 可拆卸，便于零件弯曲成形后易取下。件 ( 斜面上 开有 6".* 圆弧槽，以确保弯曲部分的轴线与直段部 ,(,谷维忠’徐恩义’译.冲压加工技术手册021.北京&轻工业出版 分的轴线位于同一平面内。模具上 6".* 经模具钳工 社，(),,$"# 仔细修锉、研磨成形，并保证长度尺寸 (%.%+9"."+。 ,!,张鼎承.冲模设计手册021.北京&机械工业出版社，(),,$"* .+ 孔型面经模具钳工抛光以免对零件表面造成 "((收稿日期 !""+$"#$(( 损伤。 01 商 顺 泉 等 译 . 数 字 信 号 处 理 01. 北 京 :人 民 邮 电 出 版 社 (2(上接第 # 页) ! 由于本系统采用了 ,")- 单片机使得系统电路 (),+$(( 大大简化，可靠性提高，精度提高，成本降低。本系 0!1陈粤初等.单片机应用系统设计与实践021.北京:北京航空 统分辨率为 "."(!/，精度可达 "."-!/，目前已经成 航天大学出版社，())($(( 功的应用于车床加工的在线检测，图 # 即为一个实 0+1孙涵芳等.234$)% 系列 (% 位单片微型计算机021.北京:北 际应用的例子。我们利用本系统做了大量的实验， 京航空航天大学出版社，())$"( ,经在线检测后的工件送北京机床研究所和航空航 (收稿日期 !""#$"+$(% 天部 !+" 厂使用高精度圆度仪进行了测试，二者测 试的结果相差均在 .+ 之内，因此可以说本文 ""!/ 中的圆度在线检测是非常成功的。 作者简介:王春海，华北航天工业学院机械工程系副主任，副 教授，男，出生于 ()%+ 年 月。()# 年毕业于哈尔滨工业大 ! , 学，!""+ 年在德国作访问学者;自大学毕业以来一直工作在 数控技术方便的教学、科研第一线，获得省级教学成果奖三等参考文献: 奖一项;主持编写著作 # 部，参编教材 %部 ，发表论文 %篇 。 (上接第 +% 页) 动机叶片等金属加工件的表面轮廓。 参考文献(略) 结论! (收稿日期 !""#$"%$!" 本文介绍了一种用于三坐标测量机的视觉形 貌测头设计

方案

气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载

，通过引入图像处理和立体视觉匹 作者简介& 张宏伟’ 男’ % 年生。天津大学精密仪器与光电 ()* 配等相关技术实现了快速、准确非接触测量飞机发 子工程学院博士后。研究方向为传感及测量信息技术。