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用于复杂光照环境下自动激光清洗的大型构件快速扫描建模关键技术研究

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用于复杂光照环境下自动激光清洗的大型构件快速扫描建模关键技术...

作者：高秋玲齐鲁工业大学

学位级别：硕士

激光清洗作为一种新型高效的环保清洗技术,已经在工业领域实现了大范围应用。在获取大型构件三维模型的基础上,激光清洗与运动控制技术相结合,可以实现大型构件表面的自动化清洗。针对利用扫描技术获取大型构件模型过程中存在环境光照... 详细信息

激光清洗作为一种新型高效的环保清洗技术,已经在工业领域实现了大范围应用。在获取大型构件三维模型的基础上,激光清洗与运动控制技术相结合,可以实现大型构件表面的自动化清洗。针对利用扫描技术获取大型构件模型过程中存在环境光照干扰、扫描速度和精度相矛盾的问题,本文基于搭建的单目线激光三维重建系统,探究建模过程中的关键技术及环境光照对其的影响,并提出解决思路,实现复杂光照环境下大型构件的快速扫描建模,对三维重建和激光清洗的发展具有重要的理论意义和工程实用价值。本文的研究内容具体包含以下几个方面:(1)探究复杂环境光照对三维建模的影响,揭示了光照均匀性和光照强度在激光条纹图像中的表现形式。通过对激光条纹中心线提取的传统方法、改进方法和复杂光照干扰下的方法的分析和总结,指出目前存在的问题。(2)针对均匀弱光照环境下激光条纹中心线提取速度和精度不能兼得的问题,提出了改进的Rosenfeld细化算法和Steger算法,使提取时间控制在250ms以内,提取精度控制在0.2pixel以内。针对均匀强光照环境下激光条纹和背景对比度不高的问题,提出了自适应Gamma校正算法来增强图像对比度,以此获得激光条纹。针对非均匀光照环境下激光条纹位置无法确定的问题,首先对光照干扰情况进行分类。光照未遮挡激光条纹时,提出了顶帽运算和Sobel边缘检测相结合的方式获取激光条纹。光照遮挡激光条纹时,提出了改进的DBSCAN和最短路径搜索算法提取激光条纹中心线。实验表明,上述方法适用于不同强度的干扰光和不同形状的激光条纹,具有较强的稳定性。(3)搭建三维扫描建模系统,采用C++编写系统程序,同时引入Open CV和PCL库辅助进行图像和点云处理,并基于MFC开发三维建模系统界面。在不同光照环境下对飞机舱门进行三维建模和尺寸测量,实验表明,本文设计的激光扫描建模系统在强光照环境下的宽度、深度和高度测量误差均在1%以内,在弱光照和非均匀光照环境下系统宽度测量误差在0.5%以内,深度测量误差在2%以内,高度测量误差在1%以内,能够满足激光清洗系统的建模精度要求。并将该三维建模系统应用于大型构件激光清洗系统中,完成了飞机舱门的清洗实验,验证了该系统的可行性。

关键词：复杂光照单目线激光三维建模图像处理大型构件激光清洗

海上风电工程大型构件姿态监测系统开发与应用研究

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港口航道与近海工程 2024年第2期61卷 80-84页

作者：舒方法杨三元陈韬中交第三航务工程局有限公司上海200032 中交海峰风电发展股份有限公司上海200032

在海上风电工程施工过程中,大型构件的定位精度、下沉姿态控制是关系工程质量和施工安全的重要指标,为了实现对大型构件全程动态监测,本文开发了基于RTK定位技术的姿态监测系统,系统根据实时定位数据自动计算大型构件的当前姿态和位置,... 详细信息

在海上风电工程施工过程中,大型构件的定位精度、下沉姿态控制是关系工程质量和施工安全的重要指标,为了实现对大型构件全程动态监测,本文开发了基于RTK定位技术的姿态监测系统,系统根据实时定位数据自动计算大型构件的当前姿态和位置,并用倾角计获取的构件横滚角和纵摇角数据进行校核,即实现了对大型构件的高精度定位和姿态测量,结合施工控制系统使大型构件平稳、准确的安装在目标位置,经过多个海上风电工程实际应用,系统稳定可靠,运行效果良好。

关键词：大型构件 GNSS定位监测 RTK定位技术坐标转换

ZTi60钛合金大型构件熔模精铸工艺及组织性能研究

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铸造技术 2024年

作者：刘云超李弘刘珍君孟泽炎程永建王凯河北钢研德凯科技有限公司北京钢研高纳科技股份有限公司

针对ZTi60钛合金大型构件熔模精铸件研制周期长、风险大和成本高的问题,开展了大型构件缩比件的熔模铸造工艺和组织性能研究,为大型构件工艺设计和优化提供技术支持和试验验证。基于ZTi60合金特点,设计缩比件的铸造工艺参数,并使用计算... 详细信息

针对ZTi60钛合金大型构件熔模精铸件研制周期长、风险大和成本高的问题,开展了大型构件缩比件的熔模铸造工艺和组织性能研究,为大型构件工艺设计和优化提供技术支持和试验验证。基于ZTi60合金特点,设计缩比件的铸造工艺参数,并使用计算机软件对浇注系统进行设计和模拟验证优化。此外,对单铸试棒进行不同参数热等静压实验以确定最佳热等静压工艺,对结构复杂难焊位置进一步加大补焊难度后试验ZTi60可焊性,取样测试不同位置的微观组织、化学成分和力学性能。结果表明,铸件浇注成形完整,表面无明显缺陷;热等静压后疏松和缩孔压实,密集气孔得到有效改善,且铸件具有良好的可焊性;铸件各部位化学成分相同、组织相同但晶粒度差异较大,力学性能均高于性能指标。

关键词：高温钛合金大型构件熔模铸造力学性能

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住宅大跨度钢结构大型构件施工安装技术分析

居舍 2024年第11期 82-85页

作者：泮鑫涛李厚儒浙江大地钢结构有限公司

随着我国城市不断发展，近些年新建工程数量也逐渐增多，大部分新建工程都是以高层建筑、大型住宅建筑为主。其中大跨度钢结构在一些大型住宅建筑类型中的应用十分广泛，部分大跨度钢结构工程造型独特、结构体系复杂，极大地增加了施工... 详细信息

随着我国城市不断发展，近些年新建工程数量也逐渐增多，大部分新建工程都是以高层建筑、大型住宅建筑为主。其中大跨度钢结构在一些大型住宅建筑类型中的应用十分广泛，部分大跨度钢结构工程造型独特、结构体系复杂，极大地增加了施工难度，如果施工质量不达标很容易造成钢结构变形。因此，如何有效应用大跨度钢结构大型构件施工安装技术，保证工程质量、成本、进度、安全是需要重点考虑的问题。基于此，本文阐述了大跨度钢结构的含义，探究大跨度钢结构大型构件安装技术，并提出安装施工变形控制方法。

关键词：大跨度钢结构大型构件安装吊装焊接

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大型构件自动化柔性对接装配技术综述

机械工程学报 2023年第14期59卷 277-297页

作者：赵欢葛东升罗来臻尹业灿丁汉华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室武汉430074

大型构件对接装配是航空航天大型飞行器总装中的重要环节,随着具有快速响应需求的航天任务越来越多(如发射应急卫星和商业通信卫星等),亟需提升运载火箭等大型飞行器的快速组装和发射能力。这对大型飞行器舱段对接装配的效率和可靠性提... 详细信息

大型构件对接装配是航空航天大型飞行器总装中的重要环节,随着具有快速响应需求的航天任务越来越多(如发射应急卫星和商业通信卫星等),亟需提升运载火箭等大型飞行器的快速组装和发射能力。这对大型飞行器舱段对接装配的效率和可靠性提出了更高要求。因此,对接装配模式从原来的人工模式,正逐渐向自动化、数字化、智能化方向发展。针对大型构件自动化柔性对接装配中所涉及的三大关键技术进行综述,详细总结大型构件对接装配调姿定位机构、数字化测量技术、规划与控制技术的原理、特点与应用,并探讨了大型构件自动化柔性对接装配技术的未来研究方向。

关键词：大型构件对接装配调姿定位数字化测量规划控制

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大型构件动态固有频率和阻尼系数辨识方法

机械工程学报 2001年第6期37卷 72-75,81页

作者：吕志民徐金梧北京科技大学机械工程学院北京100083

大型构件在实际工作环境中的系统动态固有频率和粘性阻尼系数辨识一直是一个“棘手”的问题。提出了基于非线性建模和小波变换方法的大型构件的固有频率和粘性阻尼的分析方法 ,成功地检测出我国某大型水轮机轴系的动态固有频率和粘性阻... 详细信息

大型构件在实际工作环境中的系统动态固有频率和粘性阻尼系数辨识一直是一个“棘手”的问题。提出了基于非线性建模和小波变换方法的大型构件的固有频率和粘性阻尼的分析方法 ,成功地检测出我国某大型水轮机轴系的动态固有频率和粘性阻尼系数。通过仿真结果与理论值的比较 ,证实了该方法的有效性和精确性。

关键词：系统辨识动态固有频率粘性阻尼系大型构件水轮机

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大型构件的超声喷水检验

无损检测 1990年第6期12卷 154-156页

作者：刘于藩北京航空材料研究所

介绍的喷水式超声检验能代替水浸式脉冲反射法和反射板法,方法简单、经济实用。文中还介绍喷水式超声穿透检验法。

关键词：超声喷水检验大型构件

300M高强钢大型构件全流程锻造变形机理及工艺研究进展

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科学通报 2022年第11期67卷 1036-1053页

作者：赵明杰邓磊孙朝远黄亮王新云郑志镇李蓬川刘德建温东旭李昌民曾嵘陈荣创郭鹏周芃姜静张晗章晓婷李旭阳李建军华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074 中国第二重型机械集团德阳万航模锻有限责任公司德阳618000

高强钢大型构件是国防工业和国民经济中高端装备的关键承力构件,其质量直接关系着高端装备的使用性能及服役安全.高强钢大型构件往往结构尺寸大、形状复杂,锻造成形过程中变形道次多,使得在变形过程中材料的软化机制多且复杂、温度分布... 详细信息

高强钢大型构件是国防工业和国民经济中高端装备的关键承力构件,其质量直接关系着高端装备的使用性能及服役安全.高强钢大型构件往往结构尺寸大、形状复杂,锻造成形过程中变形道次多,使得在变形过程中材料的软化机制多且复杂、温度分布差异大、流动行为难控,进而使得其形性协调难控制.因此,有必要开展高强钢大型构件锻造中的变形机理及工艺研究.本文综述了本团队联合中国第二重型机械集团德阳万航模锻有限责任公司(下文简称“二重万航”),围绕高强钢大型构件全流程锻造变形机理及工艺所做的研究工作.在机理方面,讨论了高强钢大型构件全流程锻造微观演化机制及宏微观建模与模拟.在工艺方面,讨论了材料热加工性能评估方法、毛坯-预锻件联合优化设计方法及局部控温控流工艺.在应用方面,介绍了二重万航基于上述理论指导及技术支持,实现不同机型起落架外筒及活塞杆成功研制实例,突破了大型构件整体模锻技术所面临的难题.最后对大型构件锻造机理及工艺进行了总结和展望.

关键词：高强钢大型构件锻造工艺再结晶机制本构模型宏微观模拟

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大型构件激光增材连接热、力、变形数值分析

应用激光 2022年第4期42卷 89-95页

作者：王霞王维杨光钦兰云任宇航沈阳工业大学机械工程学院辽宁沈阳110870 沈阳航空航天大学机电工程学院辽宁沈阳110136

为研究大型构件激光同轴送粉增材连接过程中的热、力、变形,探明三者分布规律和演化特性,采用ANSYS参数化设计语言,通过编程,实现对连接过程的有限元数值仿真。结果表明,由于连接区域占比较小,热影响区集中分布在连接缝周围,当接缝之间... 详细信息

为研究大型构件激光同轴送粉增材连接过程中的热、力、变形,探明三者分布规律和演化特性,采用ANSYS参数化设计语言,通过编程,实现对连接过程的有限元数值仿真。结果表明,由于连接区域占比较小,热影响区集中分布在连接缝周围,当接缝之间距离较小时,热影响区产生重叠。接缝处应力在连接阶段和冷却阶段表现出不同特征:连接时,应力数值不高,应力集中也不明显;冷却初期,应力数值增大的同时范围趋于集中,一段时间后,应力会在高位稳定,接缝处形成集中高应力区。在边界条件制约下,框架纵向翘曲比较明显,圆柱孔连接后会产生形状误差。由于只存在根部与框架之间的变形协调约束,肋板会产生不同方向、角度的偏转。连接位置和约束方式对成形精度有很大影响。

关键词：激光技术大型构件激光增材连接数值分析热力耦合