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发动机缸体孔组位置测量系统研究

作　者: 石永强
导　师: 孙长库
学　校: 天津大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 位置测量视觉柔性定位二维映射模型系统标定线阵扫描成像
分类号: TK406
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
下　载: 33次
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内容摘要

发动机缸体结合面孔组位置测量决定着发动机的总体耦合效应，这些孔的位置均有严格的公差要求，对最终产品质量起到决定性的作用。目前生产线上发动机缸体结合面孔组多采用三坐标机抽查测量，难以满足生产线自动、快速、在线的检测要求。本文设计并研制了基于多视觉传感器组合的发动机缸体结合面孔组快速测量系统。该系统能够满足缸体生产线快速、低成本、100%的检测需要。论文主要研究内容及创新性成果有：1.设计并研制了发动机缸体孔组位置在线测量系统。该系统基于多视觉传感器组合，可以有效提高发动机缸体孔组位置的检测效率。完成了系统机械结构设计、光学成像系统设计、电气控制部分设计。2.提出了基于多视觉传感器组合的缸体视觉柔性定位方法。相对于应用于工业现场的传统定位方法，视觉定位具有更高的精度、柔性和更好的适用性。3.由于缸体被测孔与基准孔非共面，在被测孔小邻域内建立了基于多尺度加权的黑盒映射圆孔位置测量模型。该模型具有简洁的表达方式，测量精度高，运算速度快，标定方法简单。在满足系统测量精度的前提下，建立了更为简洁的基于特征邻域的孔组位置优化测量模型。.4.根据缸体孔组位置测量模型，利用已用CMM测得各孔组相对空间位置关系的同类缸体作为标定靶标，研究了基于该靶标的系统整体标定方法。基于校准靶标的系统整体标定方法实现了多个视觉传感器数据的全局统一。5.研究了倒角孔的照明、图像处理及特征提取方法。提出了利用粗略边界确定孔模糊边缘区域，并在该模糊区域内应用多分辨率技术搜索最优边界点的边缘精确提取算法。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-19
  1.1 课题的背景与意义  8-11
  1.2 孔组位置检测技术国内外研究现状  11-17
  1.3 基于视觉的缸体孔组位置检测关键技术  17-19
第二章发动机缸体孔组位置测量系统设计  19-38
  2.1 测量原理  19-21
  2.2 缸体视觉柔性定位设计  21-24
  2.3 系统机械结构设计  24-28
  2.4 光学成像系统设计及硬件选型  28-34
  2.5 电气控制设计  34-37
  本章小结  37-38
第三章缸体孔组位置测量模型及标定方法  38-61
  3.1 二维映射模型  38-43
  3.2 被测孔与基准孔非共面的位置测量模型  43-45
  3.3 基于高阶拟合及多次迭代的修正模型  45-47
  3.4 特征邻域内基于多尺度加权的黑盒映射模型  47-53
  3.5 基于特征邻域的缸体孔组位置优化模型  53-60
  本章小结  60-61
第四章倒角孔特征精确提取技术研究  61-76
  4.1 倒角孔成像特点  61-63
  4.2 系统光源的设计  63-68
  4.3 倒角孔图像处理及特征提取  68-75
  本章小结  75-76
第五章系统现场测量实验  76-85
  5.1 重复性测量实验  76-82
  5.2 与三坐标机对比实验  82-84
  本章小结  84-85
第六章全文总结与展望  85-88
  6.1 全文总结  85-86
  6.2 课题展望  86-88
参考文献  88-96
发表论文和参加科研情况说明  96-98
致谢  98

发动机缸体孔组位置测量系统研究

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