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基于线结构光的方矩形钢管参数测量关键技术研究

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基于线结构光的方矩形钢管参数测量关键技术研究

作者：王绍阳天津理工大学

学位级别：硕士

冷弯方矩形钢管已在生产领域得到广泛应用。随着科技的发展,生产领域对高标准的方矩形钢管需求量日益增加。并且方矩形钢管生产过程中的参数在线检测环节存在精度较低、检测系统成本高等问题。因此,智能化地提高方矩形钢管尺寸参数的在... 详细信息

冷弯方矩形钢管已在生产领域得到广泛应用。随着科技的发展,生产领域对高标准的方矩形钢管需求量日益增加。并且方矩形钢管生产过程中的参数在线检测环节存在精度较低、检测系统成本高等问题。因此,智能化地提高方矩形钢管尺寸参数的在线测量精度和测量效率,是当前亟待解决的问题。据此,本文以设计低成本、高精度且稳定的在线测量系统为出发点,重点研究线结构光测量技术在方矩形钢管宽高、弯角半径、对角线以及凹凸度等参数测量方面的关键技术。具体工作如下:(1)通过分析现有的激光条纹中心线提取算法,综合在线测量系统需要满足的精度和效率要求,选择了形态学骨架法作为条纹中心线提取算法。并针对形态学骨架法会产生大量骨刺的缺陷,提出了一种改进的骨刺去除算法。实验结果与其它算法相比,验证了改进的骨刺去除算法提高了条纹中心线提取的精度和效率,满足系统需求。(2)建立了相机的成像模型,从而明确了相机与待测方矩形钢管之间四个坐标系的转换关系。同时,推导了基于靶标的相机内外参数及激光平面标定原理,构建了条纹中心点三维重建的约束方程,完成了方矩形钢管点云模型的三维重建。(3)利用卷积神经网络可以提取图像局部特征的特性,研究了一种方矩形钢管点云模型的快速拼接算法。该网络模型以自动生成的方矩形钢管深度图像作为输入,以相应生成的拼接参数作为预测输出,通过端到端的迭代训练直到满足精度要求。实验结果验证了该网络模型可以精确预测两片点云之间的拼接参数,并且预测时间与点云量无关,拼接效率高。(4)通过分析拼接后方矩形钢管点云模型的特性,提出了一种基于模板和法向量的参数测量算法。该算法利用在模型上建立形状模板作为边界,并通过在模板内构建法向量来采集参数计算所需的点数据。实验结果证明该算法能够满足在线测量系统的指标要求。(5)设计并搭建了基于线结构光的参数测量系统。首先,根据实际生产的在线测量技术指标和环境,确定了在线测量系统的基本框架和设备型号。其次,根据方矩形钢管的生产型号以及相机和激光投影仪的参数,确定了待测方矩型钢管、相机以及激光投影仪的相对位置。最后,通过对标准方矩形钢管进行测量实验,验证了该系统能够达到国标的误差要求,并且满足实际生产中在线测量的精度和稳定性。

关键词：方矩形钢管激光条纹中心线提取卷积神经网络点云拼接模板法向量

基于线结构光的方矩形钢管弯角检测技术的研究

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基于线结构光的方矩形钢管弯角检测技术的研究

作者：南方天津理工大学

学位级别：硕士

方矩形冷弯空心型钢是众多钢材品种中的一种,在铁道车辆、输电铁塔、建筑用钢等领域应用十分广泛,以其为原料的设备的工作状态和工作寿命取决于其生产质量的好坏。因此如何精准、快速的对方矩形冷弯空心型钢进行质量检测,是当前迫待解... 详细信息

方矩形冷弯空心型钢是众多钢材品种中的一种,在铁道车辆、输电铁塔、建筑用钢等领域应用十分广泛,以其为原料的设备的工作状态和工作寿命取决于其生产质量的好坏。因此如何精准、快速的对方矩形冷弯空心型钢进行质量检测,是当前迫待解决的重要问题。由于弯角外圆弧半径大小作为方矩形冷弯空心型钢最为重要的参数之一,因此开展研究线结构光方矩形钢管弯角检测技术,设计高准确性、低成本的检测系统是本文研究的立足点。本文基于CCD摄像机拍摄线激光器投射在方矩形钢管弯角上的畸变图像,并利用系统标定结果以及相关的数学模型,实现了方矩形钢管弯角外圆弧半径检测,成功搭建了基于线结构光的方矩形钢管弯角外圆弧半径测量系统。本文的主要工作如下:(1)分析了现有的激光条纹中心检测和图像预处理的方法。通过分析对比,选择了Steger算法作为中心线提取方法,以及自适应阈值法作为图像预处理方法。针对工业背景中当光条纹宽度发生明显形变时,传统Steger算法不能精准的提取条纹中心线的问题,研究了一种改进Steger算法的自适应激光条纹中心线提取方法,实验结果证明了与其他算法相比,提出的改进算法提高了光条中心线检测的稳定性和精度。(2)推导了CCD摄像机成像模型,明确了4个坐标系间的变换,及CCD摄像机内参数、光平面等标定方法。由于光平面不垂直于被测方矩形钢管,所以被测方矩形钢管弯角表面上的光条为部分椭圆弧线,通过建立与方矩形钢管中心线垂直的虚拟平面,可方便弯角外圆弧半径的拟合检测。(3)以虚拟平面为坐标平面分析了现有的圆拟合算法。在实际工业背景下,针对需要拟合的圆弧段小、圆弧不均匀、有干扰点等情况,提出改进随机Hough变换的小段圆弧弯角检测算法。该算法先对圆弧准确定位提取,然后利用圆的特性和梯度算法,减小了无效积累,达到了更高效识别效果。(4)设计完成了方矩形钢管弯角外圆弧半径测量系统。首先确定检测方案,其次根据测量指标选择相关设备,然后根据被测方矩形钢管的弯角大小和主要设备的参数,完成测量系统实验平台的搭建,最后完成了相关软件程序编写并设计实验,实现了检测系统对方矩形钢管弯角外圆弧半径的初步测量。通过测量多种不同规格的方矩形钢管,实验结果证明了设计的检测系统在测量不同规格的方矩形钢管时,最大测量误差稳定在±0.2mm,能达到±0.5mm的企业生产工艺技术指标要求,产品达到了国标要求。

关键词：方矩形钢管光条中心检测结构光系统标定 Hough变换

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方矩形钢管的应用前景与生产技术

钢管 2004年第1期33卷 1-4页

作者：周贵禄李文农郑世建边华川尹人洁攀钢集团成都钢铁有限责任公司四川成都610066

简要介绍了国内外方矩形钢管的应用情况,着重对方矩形钢管在建筑行业中的应用情况进行了介绍,并对方矩形钢管在我国建筑业中的应用前景作了初步分析,同时对方矩形无缝钢管的几种生产方式——冷成型、四辊热轧成型和二辊热轧成型及特点... 详细信息

简要介绍了国内外方矩形钢管的应用情况,着重对方矩形钢管在建筑行业中的应用情况进行了介绍,并对方矩形钢管在我国建筑业中的应用前景作了初步分析,同时对方矩形无缝钢管的几种生产方式——冷成型、四辊热轧成型和二辊热轧成型及特点进行了介绍。

关键词：方矩形钢管应用前景无缝钢管生产工艺建筑材料热轧

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钢结构用方矩形钢管的市场分析和应用前景

钢管 2005年第6期34卷 10-16页

作者：彭在美刘建伟大港油田新世纪机械制造有限公司天津300280 番禺珠江钢管有限公司广东广州511450

概述了大规格方矩形钢管和圆形钢管作钢结构梁(柱)时的力学特性,方矩形钢管的市场分析及其技术装备水平。分析指出,当前我国方矩形钢管生产线的产能扩张已大于市场容量的增长速度,需要转变发展观念;其发展方向应当从数量扩张型向质量创... 详细信息

概述了大规格方矩形钢管和圆形钢管作钢结构梁(柱)时的力学特性,方矩形钢管的市场分析及其技术装备水平。分析指出,当前我国方矩形钢管生产线的产能扩张已大于市场容量的增长速度,需要转变发展观念;其发展方向应当从数量扩张型向质量创新型转变。

关键词：钢结构方矩形钢管市场分析发展方向

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钢结构方矩形钢管的市场与技术探讨

焊管 2005年第4期28卷 6-8页

作者：丁国良中国钢结构协会冷弯型钢分会南京210012

通过对钢结构承重梁柱所用的三种型材(H型钢、方矩形管和圆管)各种性能的对比和分析,认为方矩形钢管是钢结构中最佳的立柱材料。结合国内外现状,指出钢结构方矩形钢管在我国还有一定的发展空间。同时简单介绍了方矩形钢管的三种生产方... 详细信息

通过对钢结构承重梁柱所用的三种型材(H型钢、方矩形管和圆管)各种性能的对比和分析,认为方矩形钢管是钢结构中最佳的立柱材料。结合国内外现状,指出钢结构方矩形钢管在我国还有一定的发展空间。同时简单介绍了方矩形钢管的三种生产方法以及生产时可能存在的问题,并给出了解决办法。

关键词：钢结构方矩形钢管性能市场应用生产方法

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双焊缝方矩形钢管生产工艺介绍

焊管 2007年第2期30卷 65-68页

作者：杜红青攀钢集团眉山冷弯型钢有限责任公司四川眉山620020

介绍了双焊缝方矩形钢管生产技术的特点及冷弯等边槽钢孔型设计参数。通过双焊缝方矩形钢管用冷弯等边槽钢的孔型设计、生产,实现了大截面双焊缝方、矩形钢管的生产,满足了客户的需求。

关键词：方矩形钢管双焊缝等边槽钢孔型设计焊接

建筑用冷弯大规格厚壁方矩形钢管的成型工艺与性能

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工程建设与设计 2005年第1期 25-27页

作者：郁竑陆志华宝钢集团上海钢铁工艺技术研究所上海200050

介绍了采用高强度高抗震高耐火耐候钢材料的冷弯大规格厚壁方矩形钢管的成形工艺,产品性能以及它在钢结构建筑中的应用。

关键词：耐火耐候钢高强度,高抗震冷弯成型工艺方矩形钢管箱形拄

热成型方矩形钢管结构在广州新白云机场工程中的应用

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热成型方矩形钢管结构在广州新白云机场工程中的应用

山东省莱阳重型机械厂试制成功农用运输车用方矩形钢管

第三届全国现代结构工程学术研讨会

作者：李恺平广东省建筑设计研究院

方矩形钢管具有抗扭强度高、稳定性好、外形美观等优点,在广州新白云机场主楼、连接楼、连接桥、指廊等钢结构中得到了大量的应用,方矩形管最大截面达囗500×22。

关键词：热成型方矩形钢管广州新白云国际机场

来源： cnki会议评论

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钢管 1997年第1期 42-42页

作者：曹舰山东省莱阳重型机械厂

SUCCESSFULTRIALPRODUCTIONOFSQUAREANDRECTANGULARSTEELTUBESFORAGRITRUCKSERVICEBYLAIYANGHEAVY－DUTYMACHINERYFACTORY，SHANDONG山东省是农用运输车辆的集中产地，年产各种农用运输车100万辆以上，按每辆车需方矩形钢管40～80kg计，每年就需方矩形钢管4～8万t。农用运输车用方矩形管大多作结构管，对焊缝质量的要求相对较低。由于同规格的方矩形钢管的截面模量和抗弯强度比口管约高38％，因而在保证二定强度和刚度的条件下，选用方矩形钢管作农用运输车的车架具有体积小、重量轻、刚度好、安全可靠等优点，完全能够满足农用运输车的使用要求，且成本比16Mn材质的冷弯型钢有大幅度降低。根据我厂Φ114mm直缘成型焊管机组的性能和特点，生产农用运输车用方矩形钢管采用由国变方的工艺方案。首先对50min×30mm×3mm、40mm×60mm×2．75mm、30mm×50mm×3mm三种规格进行了试制，结果表明，选用的方案正确合理，所产方矩形管完全达到GB6728-86《结构用空心冷弯型钢》的要求，用户使用满意。山东省莱阳重型...

关键词：方矩形钢管运输车方矩形管山东省