大型锻件尺寸在线测量系统研究

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３２８
压电与声光
２０１１年
非接触、无导轨测量，但每次测量的信息有限，对于要实现全方位大锻件测量还存在繁琐的移站问题，。测量非常繁琐双频激光干涉仪利用激光干涉原理测量构件，其精度极高，线性测量分辨率达０．００５量程可达数十米，可靠性好，但测量时需长度大ｍ， μ 于测量尺寸的精密导轨，在锻造现场实现较难。为克服接触式测量方法的缺陷，本文提出了以光谱选择性图像采集方式为基础，以投影仪投射多条光栅为辅助方式的双目视觉几何尺寸测量系统。首先介绍了硬件系统构成，包括滤光片通带的选取，；辅助光源的选择其次介绍软件设计部分，包括标定、特征点的提取、匹配及重建等数据处理过程。最终应用本系统在锻造车间对大型锻件进行几何尺寸对测量系统进行了验证。测量，
（，ＫｅＬａｂ．ｆｏｒＰｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄＮｏｎｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＭａｃｈｉｎｉｎＴｅｃｈｎｏｌｏｏｆｔｈｅＭｉｎｉｓｔｒｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ－ｙｇｇｙｙ，，）ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏａｌｉａｎ１１６０２４ＣｈｉｎａｙｇｙＤ
１．１滤光片通带的选取所有的物体都具有辐射能，其辐射能量的多少
１１］。取决于辐射体的绝对温度和辐射体本身性质［
图３为高温构件相对辐射曲线示意图。由图可知，高温构件的相对辐射能量随着温度的增加而增加，且相对辐射能量峰值随着温度的增加向波长更短的方向移动。高温构件的温度越高，在可见光波段内的辐射能量也越大。ＣＣＤ接受到的锻件辐射光线越强，从而导致拍摄所得的锻件图像的几何轮廓也）。越模糊（见图１
０引言
大型锻件是制造重型或大型机械装备关键零部件的基础件，在航空航天、核电、造船、化工、钢铁等领域内的国家重大工程核心装备中应用极为广泛。目前，我国大型锻件的制造技术相对落后，大锻件材（料利用率仅为５日０％～５５％韩国为６０％～６５％，［１］，本高达７且存在锻造生产成本高，能０％～７５％）生产周期长，生耗大等问题。大型锻件具有尺寸大，２］。在锻造过程中准确、及时产工艺环节多的特点［地对大型锻件的几何参数进行在线检测对改善锻造工艺、提高加工精度和生产效率具有重要意义。目前，锻造过程中的锻件尺寸测量通常采用工３］。锻件的温度卡钳 ” 进行接触测量的方式［人手持 “ ，很高普通材料的始锻温度可达１终锻温度２００ ℃，
大型锻件尺寸在线测量系统研究
刘巍，刘双军，贾振元，王邦国，贾兴华
（）大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室，辽宁大连１１６０２４
为实现生产过程中大锻件几何尺寸的实时测量，在分析锻件生产要求及工作环境的基础上，研发了一摘要：种大尺寸高温构件几何尺寸在线测量系统。结合投影靶标进行主动视觉标定；采用短波通滤光片结合结构光投影方式的图像采集技术，以获得包含足够几何信息的锻件图像；结合亚像素中心提取算法与结构光编码技术，进行特匹配和重建。测ห้องสมุดไป่ตู้实验表明，所设计的大型锻件尺寸在线测量系统在锻造现场环境中工作稳定，测量征点的提取、相对误差可达０．满足了大锻件制造过程中的尺寸实时测量需要。７４１％，关键词：双目视觉；主动视觉；高温构件；光谱选择性；在线测量中图分类号：ＴＰ２１２．１１文献标识码：Ａ
２０１００９２０收稿日期：－－）；国家重点基础研究发展计划 “ 九七三 ” 基金资助项目（中央高校基本科研业务费专项基金资助项目Ｎｏ．２００６ＣＢ７０５４０６基金项目：，刘巍（男，内蒙古人，副教授，博士，主要从事制造过程中的测量技术、现代测控技术、功能材料及其微执行器应用等领域１９７９作者简介：－）：。的研究。Ｅ－ｍａｉｌｌｗ２００７＠ｄｌｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ
ＳｔｕｄｏｎＯｎｌｉｎｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＳｓｔｅｍｏｆＤｉｍｅｎｓｉｏｎｆｏｒＨｏｔＨｅａｖＦｏｒｉｎ－ｙｙｙｇｇ
，，，ＬＩＵＷｅｉＬＩＵＳｈｕａｎｕｎＪＩＡＺｈｅｎｕａｎ，ＷＡＮＧＢａｎｕｏＪＩＡＸｉｎｈｕａｇｊｙｇｇｇ
在７５０ ℃ 以上。传统测量方式不仅工作环境恶劣，］４５－。操作不便，且测量精度难以保证［常用的非接触式几何参数检测方法有激光测距激光扫描法、电子经纬仪坐标法、ＣＣＤ图像测量法、］５６－测量法及双频激光干涉法等。激光测距法［的操作简单，读数直观，但通常用于测量锻件的长度尺］７８－测量构件尺寸，其精度高，但寸。以激光扫描法［需要以旋转或平移方式使激光束在待测表面连续扫描以获得三维信息，测量大型构件耗时较长。采用［９］根据“ 直径像” 计算锻件ＣＣＤ图像测量法测量时，的实际尺寸，精度、时间都能均满足测量要求，但仅能测量锻件直径尺寸且抗干扰能力略显不足。电子１０］，经纬仪坐标测量系统［采用空间前方交会法测量目标的尺寸参数，该方法测量精度高，可实现远程、
第３３卷第５期２０１１年１０月
压电与声光ＰＩＥＺＯＥＬＥＣＴＲＩＣＳ＆ＡＣＯＵＳＴＯＯＰＴＩＣＳ
Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．５Ｏｃｔ．２０１１
（）１００４２４７４２０１１０５０８３１０６－－－文章编号：