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基于激光测距的大口径钢管圆度检测系统研究

基于激光测距的大口径钢管圆度检测系统研究

作者：李旭涛西安理工大学

学位级别：硕士

大口径钢管被广泛应用在石油、天然气的运输,而油气输送中需要将相同管径的钢管进行焊接来增加钢管长度以此来完成长距离传输,与此同时在焊接中会由于两个钢管管端的几何参数不一致,会使用外力来将其强行焊接,两钢管的焊缝处会随着时间... 详细信息

大口径钢管被广泛应用在石油、天然气的运输,而油气输送中需要将相同管径的钢管进行焊接来增加钢管长度以此来完成长距离传输,与此同时在焊接中会由于两个钢管管端的几何参数不一致,会使用外力来将其强行焊接,两钢管的焊缝处会随着时间的推移以及环境的影响导致其开裂,进而造成石油泄漏,对环境造成污染。于是,对钢管管端采用激光测距的方法进行精确测量便成为国内外研究的重点。本文在研究钢管测量方法的基础上设计了一套基于激光测距原理的非接触式的钢管圆度检测系统。利用基恩士公司的IL-1000激光位移传感器作为测量工具并结合圆周遍历原理和最小二乘原理对钢管管端的几何参数进行拟合。本检测系统主要由伺服系统、西门子PLC、激光位移传感器、工控机、旋转测量机构组成。西门子PLC作为控制伺服系统的主控单元,控制伺服系统实现对钢管管端进行圆周测量,从而得到位移数据,采用最小二乘圆拟合算法得到钢管的圆心坐标和半径信息,再通过数据重构算法得到的最长径、最短径、平均直径、圆度等信息并将其友好的显示在人机界面中。使用VS IDE实现数据处理和算法拟合以及软件界面设计,并且将所检测得到的数据进行存储和上传至数据库中。同时还对可能引起系统误差的因素进行分析,并提出应对方案来减少这些因素对系统造成的误差。在搭建的实验平台上经过多次重复性实验验证,最终系统的圆度检测精度可以达到0.2mm;还通过对企业生产的钢管外径为457mm的钢管分别用人工测量和检测系统测量,通过对比检测系统测量得到的结果达到系统要求的精度,能够满足企业的要求;为了验证旋转测量机构偏离钢管圆心所带来的误差,并对其进行了相关实验,能确保偏离圆心横坐标正负15mm的情况下,检测所得的结果还能保证在0.2mm以内。最终结果表明此系统可以实现在线、快速、高精度的检测。在实际应用中,为了能够使钢管配对焊接,需要对检测系统所得到批量钢管进行组合排序,使同一批内的钢管以最佳匹配度的方式组合在一起,如此便提高钢管的利用率,同时还减少了钢管的浪费。对于钢管组合排序问题现将其归类为NP-Hard问题,对于此问题将使用遗传算法对其进行求解,以各钢管之间的匹配度之和为目标对其求最小值,最终通过MATLAB利用遗传算法进行仿真后得到了这一批次内排序结果的最小值,如此便完成了对批次内钢管的组合排序,现场工人可以按照排序结果对钢管进行焊接,最终实验表明此算法可以满足企业对钢管按照最佳的排序顺序进行焊接的要求。

关键词：大口径钢管圆度检测激光测距圆周遍历组合排序

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曲轴连杆颈圆度在线检测与补偿研究

仪器仪表学报 2012年第10期33卷 2249-2254页

作者：俞红祥浙江师范大学工学院金华321004

研究了一种适用于切点跟踪法磨削曲轴的圆度在线检测与补偿方法,针对连杆颈偏心运动特征提出基于V形基准块、自适应伸缩随动支撑架的圆度检测机构,以自适应支撑架的被动伸缩与摆动抵消连杆颈检测过程偏心运动,实现V形基准块上测量探头... 详细信息

研究了一种适用于切点跟踪法磨削曲轴的圆度在线检测与补偿方法,针对连杆颈偏心运动特征提出基于V形基准块、自适应伸缩随动支撑架的圆度检测机构,以自适应支撑架的被动伸缩与摆动抵消连杆颈检测过程偏心运动,实现V形基准块上测量探头与连杆颈的连续、可靠接触。从运动学角度分析了检测过程探头测量角的变化规律,并通过V形基准测圆法微变等效模型求解连杆颈圆度数据。基于切点跟踪法曲轴磨削运动模型建立了连杆颈圆度偏差补偿函数,继而实现连杆颈圆度偏差的在线测量与实时补偿。圆度检测机构几何模型的仿真结果与理论分析相一致,实验室构建的测量装置样机以及曲轴磨削试样检测数据验证了所研究圆度在线检测与补偿方案的正确性和有效性,表明其在曲轴精密磨削应用中具有良好应用前景。

关键词：圆度检测切点跟踪曲轴磨削误差补偿

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一种基于CT射线的钢管圆度检测新技术

钢铁研究学报 2008年第4期20卷 59-62页

作者：彭帅军邬海峰清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

钢管圆度检测技术的研究是目前生产和使用过程中所面临的一个重要课题。简述了几种已有的钢管圆度检测技术及其优缺点,总结了目前钢管圆度检测的现状和存在的问题,并提出了一种新的钢管CT射线圆度检测技术。该技术利用CT射线成像手段,... 详细信息

钢管圆度检测技术的研究是目前生产和使用过程中所面临的一个重要课题。简述了几种已有的钢管圆度检测技术及其优缺点,总结了目前钢管圆度检测的现状和存在的问题,并提出了一种新的钢管CT射线圆度检测技术。该技术利用CT射线成像手段,采用多源多探测器的投影数据获取方式,通过OSEM重建算法,实现了少投影数据条件下钢管截面的快速精确重建。该方法不仅能全面地获取钢管的质量参数,而且还可以做到实时成像在线圆度检测,具有重大的实际意义和广阔的应用前景。

关键词：钢管圆度检测 CT检测

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四点法圆度检测中测头最佳角位置的研究

现代制造工程 2016年第1期 118-123页

作者：任宁宋德玉陈岁繁浙江工业大学浙江省特种装备制造与先进加工技术重点实验室杭州310014 浙江科技学院机械学院杭州310023

在三点法圆度检测中测头最佳角位置研究的基础上,建立四点法圆度检测数学模型;在对四点法的测量精度进行理论分析的基础上获得了影响圆度检测精度的主要因素及函数;运用优化软件对其函数进行多目标优化求解,得到测头最佳角位置;搭建测... 详细信息

在三点法圆度检测中测头最佳角位置研究的基础上,建立四点法圆度检测数学模型;在对四点法的测量精度进行理论分析的基础上获得了影响圆度检测精度的主要因素及函数;运用优化软件对其函数进行多目标优化求解,得到测头最佳角位置;搭建测量平台,通过多组对比实验对优化所得的角度的合理性进行检验。实验研究结果表明:在优化所得的角度基础上进行圆度检测,可以得到相对高精度的结果。此研究为后续四点法的圆度检测奠定了理论基础。

关键词：四点法圆度检测 LINGO 测头位置

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机车柴油机轴承孔的圆度自动检测系统设计

中国机械工程 2009年第18期20卷 2169-2172页

作者：刘永平龚俊兰州理工大学数字制造技术与应用省部共建教育部重点实验室兰州730050

针对机车柴油机缸体曲轴孔的直径、圆度等几何误差检测问题,采用半径测量法和计算机辅助测试技术,从硬件设计、软件开发和机械结构设计等方面,开发设计了一种高精度、高效率、抗干扰性强的圆度自动检测系统。该检测系统具有测量过程可... 详细信息

针对机车柴油机缸体曲轴孔的直径、圆度等几何误差检测问题,采用半径测量法和计算机辅助测试技术,从硬件设计、软件开发和机械结构设计等方面,开发设计了一种高精度、高效率、抗干扰性强的圆度自动检测系统。该检测系统具有测量过程可任意增加测量截面和各截面的测量点数、测量结果能实现数字化及图形化显示等优点。该检测系统对提高孔类零件的检测效率和质量具有一定的理论价值和实用意义。

关键词：柴油机轴承孔圆度检测位移传感器计算机辅助测试

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水轮机转轮室圆度检测系统设计

水力发电 2017年第10期43卷 74-77页

作者：郝用兴冯梅玲周洋范素香华北水利水电大学机械学院河南郑州450045

转轮室型面检测是水轮机机组检修的关键问题。针对大型球形转轮室型面数据难以检测的问题,设计了基于检测工艺要求的圆度检测系统,并建立检测机构的三维实体模型。利用ANSYS Workbench有限元软件,对检测装置机械结构进行静力和模态分析... 详细信息

转轮室型面检测是水轮机机组检修的关键问题。针对大型球形转轮室型面数据难以检测的问题,设计了基于检测工艺要求的圆度检测系统,并建立检测机构的三维实体模型。利用ANSYS Workbench有限元软件,对检测装置机械结构进行静力和模态分析,分别得到装置机构的形变和等效应力以及机构前6阶的固有频率和振型。该检测系统的有限元分析和在三门峡水电站检修项目中的应用结果充分表明:所设计的检测系统具有抗振性好,力学性能好,精度高以及运行安全可靠等特性,在现场工作环境下能够实现转轮室型面精确检测的目的。

关键词：水轮机转轮室圆度检测静力分析模态分析

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带式输送机滚筒圆度检测系统设计和误差分析

带式输送机滚筒圆度检测系统设计和误差分析

作者：陈龙安徽理工大学

学位级别：硕士

现代工业的不断发展,带式输送机逐渐成为我国运输生产过程中重要的组成部分,滚筒是带式输送机的核心部件,支撑整个输送机的运行,其结构和圆度对输送机的可靠性有着重要影响,故滚筒圆度检测具有非常重要的意义。在工业控制中的应用单片... 详细信息

现代工业的不断发展,带式输送机逐渐成为我国运输生产过程中重要的组成部分,滚筒是带式输送机的核心部件,支撑整个输送机的运行,其结构和圆度对输送机的可靠性有着重要影响,故滚筒圆度检测具有非常重要的意义。在工业控制中的应用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。优点在于简单方便,容易控制,低成本,低消耗,高集成度。单片机实用性非常强,基于单片机,利用现代精度设计理念设计滚筒圆度在线检测系统,解决滚筒圆度误差主要以人工测量为主的问题,通过对现代精度设计理论和不确定度的评定对滚筒圆度在线检测系统原理性的设计提供了理论基础,并对各个不确定度分量的计算进行了公式推导,依据部件精度指标进行精度设计,精度设计结果满足滚筒圆度在线检测系统的要求。根据奈奎斯特采样定理等方法确定采样参数,采用最小二乘法优化的误差评定算法,使用Lab VIEW软件编写数据存储以及误差分析的软件。对滚筒圆度在线检测系统原理性的设计提供了理论基础。开展试验进行验证,数据采集及误差评定后在Lab VIEW界面显示,着重介绍的数据线性化处理方面的方法。图[39]表[6]参[50]

关键词：圆度检测误差分析不确定度最小二乘法数据线性化

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基于图像处理的烟嘴棒圆度检测研究

基于图像处理的烟嘴棒圆度检测研究

作者：贺玺武汉工程大学

学位级别：硕士

烟嘴棒圆度的优劣会直接影响香烟生产的质量和效率,当烟嘴棒的圆度误差超标时，口感差，烟气过滤效果不好，后面卷接麻烦。导致烟嘴棒圆度出现偏差的主要原因是生产设备的工况发生了随机偏差。因此为了保证质量,必须对烟嘴棒的圆度进行... 详细信息

烟嘴棒圆度的优劣会直接影响香烟生产的质量和效率,当烟嘴棒的圆度误差超标时，口感差，烟气过滤效果不好，后面卷接麻烦。导致烟嘴棒圆度出现偏差的主要原因是生产设备的工况发生了随机偏差。因此为了保证质量,必须对烟嘴棒的圆度进行监测。由于圆度检测的复杂性和随机性，所以目前常规的圆度检测方法存在很多不足，还需要很大的改进。基于图像处理的烟嘴棒圆度检测可以有效克服常规方法的不足，获得科学的检测结果，因此也是烟嘴棒热点研究的领域。本文的主要研究内容是基于图像处理的思想对烟嘴棒圆度进行检测，来源于湖北省教育厅科学技术研究项目“烟嘴棒成像测量技术研究”（编号：B20111501）。本文根据烟嘴棒图像的特点，对多种直方图均衡方法进行比较，分析了它们的性能和用于烟嘴棒图像的适用性，在此基础上提出了基于双平台直方图的自适应均衡增强算法改善烟嘴棒图像的对比度;经过比较分析，对增强后的图像采用自适应门限的中值滤波进行平滑;对滤波后的图像进行迭代阈值分割;采用形态学边缘检测提取边界;用最小二乘圆拟合圆心和半径，最小二乘圆法评定圆度误差和圆心，并通过标定系数计算出实际圆度误差，将其与规定的圆度误差进行比较，判断出该烟嘴棒圆度是否合格;在VC++6.0环境下使用面向对象方法开发出人机界面显示各种参数和结果。该检测方法在烟嘴棒图像处理中具有一定的实用价值，能够提高圆度检测的效率和准确度。

关键词：烟嘴棒图像处理直方图均衡圆度检测

基于改进随机Hough变换算法的开缝衬套圆度检测

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测控技术 2017年第2期36卷 1-4页

作者：朱长发黎向锋左敦稳李佶李敏南京航空航天大学机电学院江苏南京210002

圆度误差作为开缝衬套的形状误差之一,对开缝衬套冷挤压强化工艺的性能有重要影响,是开缝衬套几何精度的重要指标。探讨了一种基于图像测量技术的圆度误差测量方法。该方法通过对开缝衬套进行图像采集及图像预处理,提取出噪声较少的图... 详细信息

圆度误差作为开缝衬套的形状误差之一,对开缝衬套冷挤压强化工艺的性能有重要影响,是开缝衬套几何精度的重要指标。探讨了一种基于图像测量技术的圆度误差测量方法。该方法通过对开缝衬套进行图像采集及图像预处理,提取出噪声较少的图像轮廓,然后利用改进的随机Hough变换,结合最小二乘圆法对开缝衬套进行圆度误差评定。实测表明,用该方法进行圆度误差的测量是可行的,并具有测量精度高、实用性强等特点。

关键词：随机Hough变换(RHT) 圆度检测最小二乘圆法