大型收獲機械底盤機架形位誤差在線檢測方法研究和系統(tǒng)研制

大型收獲機械底盤機架形位誤差在線檢測方法研究和系統(tǒng)研制底盤機架是大型收獲機械的核心部件之一,通常采用拼焊方式加工而成,其形位誤差是保證整機裝配質(zhì)量及可靠性的關(guān)鍵指標。目前,收獲機械底盤機架多以人工拼焊為主,工藝復雜且缺乏在線檢測手段,容易出現(xiàn)累計誤差大、焊接一致性及穩(wěn)定性差、焊后誤差調(diào)節(jié)難等問題,嚴重影響后續(xù)的裝配作業(yè),也是造成整機振動嚴重、機械故障多發(fā)的重要原因之一。平面度、孔位置度及同軸度是大型收獲機械底盤機架形位誤差的核心指標,為了保證底盤機架焊接質(zhì)量,為焊接工藝優(yōu)化提供技術(shù)支撐,本文開展了平面度、位置度和同軸度誤差快速檢測方法的研究,并基于分布式多傳感數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò),開發(fā)了大型收獲機械底盤機架形位誤差在線檢測系統(tǒng)。論文主要開展了以下四個方面的工作:論文提出基于矩形網(wǎng)格點陣的分離平面平面度誤差測量方法,將車架的兩條平行平面離化為縱向和橫向距離分別相同的空間點陣,選取測點數(shù)據(jù)時采用線性差值保留差值變化較大點周邊區(qū)域的全部測點,其它區(qū)域間隔取點,最大程度反映平面原始形態(tài)的同時減少測點數(shù)據(jù)量。搭建了以花崗巖平臺為基礎(chǔ)的激光位移傳感器測點掃描裝置,對其傳動誤差進行了驗證,提出動態(tài)誤差補償方法,實現(xiàn)了測點坐標的準確測量。針對誤差的評定提出一種滿足最小條件的平面度誤差評定方法,利用最小二乘平面將測點分類,再構(gòu)建三角形凸殼快速判斷最小包容平面。評定結(jié)果對比及結(jié)果不確定度分析表明該方法快速有效,精度優(yōu)于最小二乘法。論文提出基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的大跨距孔組位置度誤差檢測方法。利用一塊標準矩形板配合多部工業(yè)相機攝取多張包括圓弧和直角邊的平面圖像,通過圖像處理計算得到圓心之間的位置關(guān)系,避免了圖像拼接、角度變換等復雜變換過程,提高了誤差測量效率。根據(jù)標定實驗分析結(jié)果提出以開孔直徑作為標準量進行其它尺寸的計算的在線標定方法,避免了相機的反復標定。圖像處理時采用分區(qū)自適應(yīng)圖像平滑和濾波,改善圖像平滑后的邊緣模糊弊端;圖像銳化引入權(quán)比重系數(shù),提高特征邊緣銳化效果;圖像二值化采用多閾值得到多幅展現(xiàn)不同特征的圖像用于不同特征的分別提取,最大限度減少了特征提取時特征之間的相互干擾。搭建了高質(zhì)量圖像獲取裝置,對相關(guān)算法進行了實驗驗證,實現(xiàn)了發(fā)動機安裝孔位置度的快速準確檢測。論文提出基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的異面通孔同軸度檢測方法,將短軸大跨度同軸度的檢測轉(zhuǎn)變?yōu)榭臻g直線同軸度的檢測。利用激光位移傳感器獲取開孔面的法向量,以工業(yè)相機獲取包括圓孔和十字激光束標記位置關(guān)系的圖像,采用與大跨距孔位置度檢測中相同的圖像處理方法得到圓心坐標,再經(jīng)過一系列坐標變換得到所需圓心的空間坐標,實現(xiàn)了空間圓心的準確檢測。針對誤差的評定提出了滿足最小條件的空間直線直線度誤差評定方法,以最小二乘法評定的圓柱誤差帶軸線為Z軸建立新的坐標系,通過構(gòu)建圓心在XOY平面內(nèi)投影區(qū)的二維凸殼快速找出滿足誤差模型的特征圓心。實驗驗證及結(jié)果不確定分析表明,誤差結(jié)果具有很高的可信度。根據(jù)以上方法研究的結(jié)果,為實現(xiàn)大型農(nóng)機焊接底盤機架形位公差的在線自動化檢測,提出一套模塊化的綜合誤差檢測系統(tǒng)方案。通過ANSYS有限元支持變形分析與液壓沉降實驗驗證,優(yōu)化設(shè)計了一臺液壓升降檢測平臺,實現(xiàn)了對大型底盤機架的快速精準的定位。檢測暗室和自檢裝置將文中涉及的檢測裝置有機的組合在一起,保證了設(shè)備與檢測位置之間的精確位置關(guān)系。開發(fā)了基于LabWinds/CVI測控軟件平臺,多線程數(shù)據(jù)采集技術(shù)實現(xiàn)了巨量數(shù)據(jù)的采集、處理和顯示的高效運行,友好的觸控人機交互界面使得系統(tǒng)的操控