《大型鍛件熱態幾何參數線上測量儀》是依託大連理工大學,由賈振元擔任醒目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：大型鍛件熱態幾何參數線上測量儀
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：專項基金項目
- 項目負責人：賈振元
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
面向核電、造船、化工、國防、能源動力、鋼鐵等領域中國家重大工程核心裝備用大尺寸鍛件高效、節能、節材製造的迫切需求，研究基於機器視覺法的大型鍛件熱態幾何參數線上檢測難題，提出時變溫度場下大型鍛件光譜選擇成像模型，以獲取不同典型大鍛件材料的清晰圖像特徵；研究基於雷射輔助標記多目視覺的大型鍛件幾何參數快速還原方法，實現大型鍛件多目圖像的無縫拼接，以獲得大型鍛件的整體幾何信息；構建多目攝像機雷射輔助線上標定方法和標定系統，實現攝像機鍛壓現場的快速精確標定；建立一套鍛件測量工藝綜合資料庫，提高測量儀的工程實用性；開發出一套基於多目立體視覺及雷射輔助測量的大型鍛件熱態幾何參數線上測量儀樣機，在大連重工起重集團等單位鍛壓現場進行大型鍛件幾何參數線上測量儀套用實驗研究，驗證並完善測量儀技術成熟度、可靠性和實用性。研究成果可為提高大型鍛件材料利用率、生產安全性和生產效率提供重要的技術支撐，套用前景十分廣闊。
結題摘要
面向航空航天、國防、能源動力等領域高端裝備用關鍵零部件的高效、節材、節能鍛造的迫切需求，準確、及時地對大型鍛件的熱態幾何參數進行線上測量是改善鍛造工藝、提高加工精度和生產效率的必要手段。目前，現有的鍛件測量方法可分為接觸式和非接觸測量兩類，人工接觸式測量法具有測量效率低，精度差、操作人員安全難保證的問題，而現有的雷射掃描、機器視覺等非接觸測量方法存在測量效率低，環境適應性差等問題、難以滿足線上測量的需求。因此，急需研究大型熱態鍛件線上測量關鍵技術與儀器，實現大型鍛件三維幾何參數的精確、快速、實時測量。 本項目針對大型高溫鍛件測量可靠性差、測量範圍與測量精度難以兼顧的問題，提出了基於雷射輔助的多目視覺測量方法。該方法的核心思想是利用投射到鍛件表面的輔助雷射光條強化鍛件特徵，通過雷射光條間接表征鍛件幾何特徵，結合多目視覺數據拼接實現鍛件整體幾何參數的準確、可靠、快速測量。針對現場強光輻射、環境光干擾導致鍛件圖像無法清晰獲取的問題，提出了基於“光譜選擇抑制高光、光強可控補償成像”的熱態鍛件特徵圖像採集原理，形成了基於濾除高溫輻射強光的光譜選擇成像方法、時變溫度下圖像質量實時補償方法，有效地解決了高溫強光圖像失真這一視覺測量的首要難題，實現了800℃-1250℃範圍內清晰圖像採集；針對鍛件表面氧化皮脫落、煙霧粉塵等因素影響導致圖像受噪聲影響特徵難以有效識別的問題，提出了“抑制背景噪聲、強化光條特徵”的圖像處理思想，形成了基於信度評價的圖像噪聲抑制方法、光條特徵對比度增強方法等，顯著改善了圖像清晰度；提出的基於多階高斯中心提取、特徵信息一致匹配的鍛件尺寸測量方法，實現鍛件特徵尺寸快速準確測量；針對鍛造現場設備布局受限、測量中受隨機振動等因素干擾導致系統精度難以保證的問題，建立了視覺測量系統現場布局最佳化模型，提出了基於正交度補償的視覺測量系統內參數離線標定和基於雷射投影格線輔助的外參數快速標定及現場校準方法，校準後精度可達0.09%，解決了測量系統現場難標定、精度難保證的問題；最終研製出兩台大型高溫鍛件熱態幾何參數線上測量儀樣機，單次測量時間小於2秒，測量精度優於0.2%。 以實現大型高溫鍛件熱態幾何參數線上測量為目標，項目組研究出適用高溫鍛件線上視覺測量的圖像獲取、圖像處理、精確提取、準確高效測量的新技術、新方法及測量儀器與軟體，並在鍛造現場得到初步套用。
