【优秀硕士博士论文】钣金件成形三维全场变形测量理论研究.ppt

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1、1学科专业：机械工程论文时间：2009.03-至今板料成形三维光学检测技术研究报告内容研究背景及研究意义三维形状尺寸偏差检测理论研究及应用三维全场应变检测理论研究及应用结论及展望国家863项目“大型复杂曲面产品的反求和三维快速检测系统研究”支持。江苏省科技支撑计划“三维光学快速质量检测系统”(BE2008058)支持。国家项目企业需求汽车模具专用三维光学测量检测系统，天津汽车模具股份有限公司。三维光学测量及反求系统研发，安阳高新区生产力促进中心。一、研究背景及意义1.1课题来源板料成形过程中的变形特点冲压、剪切、折弯、

2、焊接等金属板料钣金件1.2研究意义一、研究背景及意义钣金件成形弹性变形塑性变形弹塑性变形影响三维形状尺寸影响成型后的性能1.2研究意义5钣金零件是构成航空航天等产品外形、结构和内装的主要零件，以飞机产品为例，钣金件总零件约占飞机零件数量的50%。冲压钣金加工是汽车工业发展的基础，汽车中轿车的冲压钣金零件数占其零件总数的75%以上。随着航空航天业、汽车制造业、装备制造业等行业的发展，对钣金零件的表面质量、形状精度、成形后性能、产品合格率等的要求日益提高。板料成形过程中的变形较为复杂，钣金零件的形状、性能与设计的零件形状、

3、性能等往往存在一定偏差。一、研究背景及意义1.3.1板料成形三维形状尺寸偏差检测及评价基于CMM方法的数字化检测技术研究：ChiaHsiangMenq等通过概率统计的方法估计在给定测量要求下测量点的最佳数量以达到测最少的点得到最准确的测量结果。Ainsworth等改进了传统的CMM测量坐标系与CAD设计坐标系的匹配，提出了初匹配和精匹配两步进行。SeokbaeSon等开发出一种利用激光扫描设备搭建的自由曲面自动检测系统。张学昌等用格雷码和相移技术构建结构光测量仪，并用ACIS几何造型器来描述CAD模型最终搭建基于复杂型

4、面的数字化测量系统。1.3国内外研究现状一、研究背景及意义R.A.Ayres等提出基于工具显微镜的检测方法J.H.Vogel和D.Lee提出双目立体视觉的钣金件表面应变测量及分析方法。北京航空航天大学的徐亮等通过在被测试件上印制王字标记，针对金属材料进行拉伸试验来测量材料的应变；华中科技大学的戴晓光等采用拉伸试验来测量样件在拉伸前后长度的变化量，实现样件的应变的测量。西安交通大学的于德宏等应用圆形坐标网格对板料拉延件进行应变测量。1.3.2板料成形三维全场应变检测及分析1.3国内外研究现状一、研究背景及意义优点：测量原

5、理简单、测量数据处理简单，被广泛推广和应用，被人们认可。不足：对测量环境要求较高，单点逐点测量、效率非常低，不能得到全场变形，测量行程有限，无法测量超行程的工件。优点：多点密集点测量、效率高，测量范围大，测量精度高。不足：测量原理复杂，相关技术仍然在完善中未被广泛推广应用。接触式测量非接触式测量1.3.3总结1.3国内外研究现状一、研究背景及意义本课题在分析已有测量理论及方法的优缺点的基础上，结合板料成形过程中的变形特点，主要研究了板料成形三维全场变形检测相关理论及方法，具体包括以下三个方面的内容：1.板料成形三维形状

6、尺寸检测相关理论。2.板料成形三维全场应变检测相关理论。3.变形检测系统硬件搭建，软件开发及实验验证。1.4研究内容一、研究背景及意义报告内容研究背景及研究意义三维形状尺寸偏差检测理论研究及应用三维全场应变检测理论研究及应用结论及展望2.1基本原理密集点云采集密集点云处理点云数据与CAD模型坐标归一三维形状尺寸偏差计算二、三维形状尺寸偏差检测理论研究及应用已积累技术关键技术已成熟技术2.1基本原理二、三维形状尺寸偏差检测理论研究及应用2.2多视密集点云融合理论点云融合：是指消除扫描仪器测量的多视角密集点云中的冗余数据及

7、噪音，从而构建一个单层、连续、光顺的点云模型。定义二、三维形状尺寸偏差检测理论研究及应用2.2.1国内外研究现状直接删除重叠面法以网格为基本元素以点数据为基本元素K-means聚类融合法网格缝合法增量式网格化法遍历立方栅格法点云融合2.2多视密集点云融合理论二、三维形状尺寸偏差检测理论研究及应用直接删除重叠面法(Shi2009)如果两幅点云有重叠区域，那么在重叠的区域以其中一幅点云为基准删除与其重叠的另一幅点云中的重叠点，从而得到单层的点云。融合效率高表面不光顺2.2.1国内外研究现状2.2多视密集点云融合理论二、三维

8、形状尺寸偏差检测理论研究及应用k-means聚类融合法(H.Zhou2008)首先搜索两幅点云的重叠区域。其次初始化聚类核中心。最后就是迭代更新聚类核直到聚类核中心稳定下来，用聚类核中心代替重叠区域的点云。融合效率低表面光顺2.2.1国内外研究现状2.2多视密集点云融合理论二、三维形状尺寸偏差检测理论研究及应用网格缝合法首先把每幅