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光学精密工程 2015年第6期23卷 1791-1799页

作者：陈盛赵东标陆永华刘凯章永年南京航空航天大学机电学院南京210016 南京农业大学机械工程系南京210031

基于轮廓点的螺纹多参数综合测量方法由于螺纹工件的定位误差、非均匀磨损等情况会导致中径计算偏差,因此,提出了一套基于二维轮廓点云的螺纹中径计算方法。该方法利用三次样条插值均匀密化采样数据,再用稳健高斯回归滤波处理得到轮廓... 详细信息

基于轮廓点的螺纹多参数综合测量方法由于螺纹工件的定位误差、非均匀磨损等情况会导致中径计算偏差,因此,提出了一套基于二维轮廓点云的螺纹中径计算方法。该方法利用三次样条插值均匀密化采样数据,再用稳健高斯回归滤波处理得到轮廓滤波中线;然后通过定义相邻两段牙侧线之间距离均方差最小的目标函数,利用复合形-模拟退火(CMSA)算法求解出实际螺纹轮廓的中径线;最后根据所求中径线计算出螺纹中径参数。实验结果表明:当X、Y、Z轴的轴向定位偏差为1mm,旋转偏差为2°时,所得到的中径测量误差比范一保和TONG Q等人的方法平均减小17.23%和96.93%,说明所提出的计算方法可以有效减少定位偏差对中径参数计算的影响。提出的计算方法具有通用性,可应用于接触式和非接触式采样得到的二维螺纹轮廓点云数据。

关键词：螺纹工件二维螺纹轮廓中径计算定位误差三次样条插值稳健高斯回归滤波模拟退火算法

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基于光谱共焦的缸套内表面微织构形貌在线测量方法研究

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中国测试 2024年第4期50卷 187-193页

作者：郭亚鑫张爱梅郑州大学河南郑州450001

为实现缸套内表面微织构形貌的在线检测,设计一种非接触式测量系统。采用基于EtherCAT通信协议开发的伺服系统,通过高精度伺服电机带动光谱共焦位移传感器,一次采集多个微织构的不同截面轮廓,经特征提取与坐标变换,形成单个织构的三维... 详细信息

为实现缸套内表面微织构形貌的在线检测,设计一种非接触式测量系统。采用基于EtherCAT通信协议开发的伺服系统,通过高精度伺服电机带动光谱共焦位移传感器,一次采集多个微织构的不同截面轮廓,经特征提取与坐标变换,形成单个织构的三维点云数据。通过光强值出现局部极小值确定边缘位置,采用稳健高斯回归滤波方法滤除误差,使用移动最小二乘法拟合曲面,最终获得微织构的精准三维形貌。试验结果表明:该系统与超景深显微镜测得的直径最大差值为5.7μm,深度最大差值为0.45μm,具有较高的重复性和精度,可作为缸套内表面微织构形貌在线检测的一种手段。

关键词：表面织构光谱共焦技术三维形貌稳健高斯回归滤波移动最小二乘法

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钢板表面粗糙度在线检测系统研究

钢板表面粗糙度在线检测系统研究

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作者：祝凯上海交通大学

学位级别：硕士

表面粗糙度是评价钢板表面质量的重要指标,直接影响着钢板的使用性能,因此表面粗糙度检测在工业生产中有着广泛应用。传统的钢板表面粗糙度检测主要采用离线抽样检测,效率较低,无法做到对被测物表面质量的实时监控。近些年来,基于光学... 详细信息

表面粗糙度是评价钢板表面质量的重要指标,直接影响着钢板的使用性能,因此表面粗糙度检测在工业生产中有着广泛应用。传统的钢板表面粗糙度检测主要采用离线抽样检测,效率较低,无法做到对被测物表面质量的实时监控。近些年来,基于光学方法的表面粗糙度检测技术发展迅速,这种非接触式检测技术效率高,检测速度快,能避免接触式检测中存在的一些问题,适用于表面粗糙度的在线检测。在钢板表面粗糙度检测中,如何保证测量精度和稳定性是粗糙度在线检测的重点。在应用中需要根据实际的需求,针对检测过程中的难点,选择合适的检测方法以提高检测系统的性能。本文首先分析比较了表面粗糙度检测中的相关研究,然后结合实际测量环境和需求,设计一个钢板表面粗糙度在线检测系统。本文的主要内容如下:1.研究现有的粗糙度检测方法,比较各检测方法的优缺点和适用场景。根据实际检测环境和测量需求,选择了基于光切法的在线检测技术,并完成系统的机械结构和硬件设计,实现系统的各项检测运动。同时,使用C#编写了上位机控制软件,完成对系统的运动控制、数据采集和处理等功能。2.研究表面粗糙度检测的相关理论,选用高斯滤波器对钢板表面轮廓数据进行滤波处理,提取粗糙度信息。针对高斯滤波器在滤波处理中存在的边界效应和稳健性问题,本文探究了一种稳健高斯滤波算法以及相应的数据处理方法,用来提高测量结果的准确性,并通过实验验证其数据处理效果。3.搭建并调试整个粗糙度在线检测系统,分别对标准片和钢板表面进行检测。基于表面粗糙度的评定方法,完成对被测表面相关粗糙度参数的评定。通过对标准片的检测,完成对系统检测性能的测试。最后对钢板表面进行在线检测,并基于最大规则设定评判标准,判断钢板表面粗糙度是否满足要求。

关键词：表面粗糙度在线检测光切法稳健高斯回归滤波粗糙度评价

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精密测量台自动调平方法研究

精密测量台自动调平方法研究

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作者：赵紫寅吉林化工学院

学位级别：硕士

随着精密装备制造业的快速发展,对光学芯轴等圆柱形工件的测量、装配等方面的要求越来越严格,工件的水平状况直接影响着工件后续的的加工后续测量,所以对工件的水平状态也提出了更高的要求。例如圆柱度测量仪是该类工件的专用测量仪器,... 详细信息

随着精密装备制造业的快速发展,对光学芯轴等圆柱形工件的测量、装配等方面的要求越来越严格,工件的水平状况直接影响着工件后续的的加工后续测量,所以对工件的水平状态也提出了更高的要求。例如圆柱度测量仪是该类工件的专用测量仪器,其调平工作台的调平方法和技术直接影响仪器的测量精度和效率。回顾了传统自动调平装置的结构组成、调平方法的发展历程,分析了传统自动调平装置及调平方法存在的问题,提出了一种新型自动调平装置和调平方法,为高精度自动调平装置的研究提供参考。本课题针对精密测量台四点式自动调平方法开展了文献查阅、理论分析、实验研究工作,为后续搭建整个精密测量台进行调平提供理论基础和技术储备。首先,为实现精密测量台上工件的精确调整,对现有调平装置的结构和原理进行深入分析;在此基础上,设计了新型四点式自动调平装置,介绍了调平原理,并用Solid Works绘制三维图形。其次,对角度误差控制调平方法和位置误差控制调平方法进行了阐述对比,并对四种位置误差控制调平法进行了计算和仿真比较。再次,为解决现有调平装置中由于倾角传感器性能、安装位置等影响倾斜角度的问题,用传感器测头在工件表面进行多截面采集,用最小二乘拟合出圆心,再进一步将截面圆心拟合到一条轴线,计算得到倾斜角度;结合实际情况,由于工件倾斜放置,采样间隔为非等间隔,用稳健高斯回归滤波对异常信号进行了滤波处理,迭代15次后,处理后的倾斜角度不超过±0.04°,比未进行滤波处理时,更加接近准确角度且变化幅度更稳定。最后,将“最高点”不动调平法和角度误差调平法结合起来,单向进行调节支腿,节约了调平时间;设计了自动调平控制界面,方便后续搭建精密测量台实物后实现自动化调平;用MATLAB实现了调平仿真模拟。为以后的进一步应用开发奠定了坚实的基础。

关键词：自动调平最小二乘稳健高斯回归滤波单向“最高点”不动调平

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小角度球面拟合误差分析与中心定位策略研究

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机电一体化 2018年第4期24卷 23-30页

作者：杨柳青刘超熊振华上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

研制了白光共焦三维表面轮廓测试仪,用以测量球面透镜面型参数,获得球形试样小角度点云数据,通过球面拟合的方法求解球体半径。小角度球面点云的拟合精度受误差影响很大,为此使用线性最小二乘法求得球心、半径初始值,并使用基于Levenber... 详细信息

研制了白光共焦三维表面轮廓测试仪,用以测量球面透镜面型参数,获得球形试样小角度点云数据,通过球面拟合的方法求解球体半径。小角度球面点云的拟合精度受误差影响很大,为此使用线性最小二乘法求得球心、半径初始值,并使用基于Levenberg-Marquardt的非线性最小二乘法求解最优解。讨论了点云误差、采样区域大小、采样密度对拟合精度的影响。使用稳健高斯回归滤波滤除误差。讨论了随机误差不确定度与拟合半径不确定度误差传递函数。为了同时兼顾透镜中心厚度测量时的效率和精度,提出了一种首先通过正交扫描粗略快速确定球面中心区域,然后通过轮廓扫描精确定位球面球心位置的扫描策略。通过蒙特卡洛仿真和实验,验证了扫描策略及后处理方法的可靠性和有效性。

关键词：光谱共焦球面拟合稳健高斯回归滤波最小二乘法中心定位随机误差

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