大型收獲機(jī)械底盤機(jī)架形位誤差在線檢測(cè)方法研究和系統(tǒng)研制

大型收獲機(jī)械底盤機(jī)架形位誤差在線檢測(cè)方法研究和系統(tǒng)研制底盤機(jī)架是大型收獲機(jī)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(jī)裝配質(zhì)量及可靠性的關(guān)鍵指標(biāo)。目前,收獲機(jī)械底盤機(jī)架多以人工拼焊為主,工藝復(fù)雜且缺乏在線檢測(cè)手段,容易出現(xiàn)累計(jì)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(wèn)題,嚴(yán)重影響后續(xù)的裝配作業(yè),也是造成整機(jī)振動(dòng)嚴(yán)重、機(jī)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(jī)械底盤機(jī)架形位誤差的核心指標(biāo),為了保證底盤機(jī)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(cè)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(jī)械底盤機(jī)架形位誤差在線檢測(cè)系統(tǒng)。論文主要開展了以下四個(gè)方面的工作:論文提出基于矩形網(wǎng)格點(diǎn)陣的分離平面平面度誤差測(cè)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(diǎn)陣,選取測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)采用線性差值保留差值變化較大點(diǎn)周邊區(qū)域的全部測(cè)點(diǎn),其它區(qū)域間隔取點(diǎn),最大程度反映平面原始形態(tài)的同時(shí)減少測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)量。搭建了以花崗巖平臺(tái)為基礎(chǔ)的激光位移傳感器測(cè)點(diǎn)掃描裝置,對(duì)其傳動(dòng)誤差進(jìn)行了驗(yàn)證,提出動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)償方法,實(shí)現(xiàn)了測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)的準(zhǔn)確測(cè)量。針對(duì)誤差的評(píng)定提出一種滿足最小條件的平面度誤差評(píng)定方法,利用最小二乘平面將測(cè)點(diǎn)分類,再構(gòu)建三角形凸殼快速判斷最小包容平面。評(píng)定結(jié)果對(duì)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(cè)方法。利用一塊標(biāo)準(zhǔn)矩形板配合多部工業(yè)相機(jī)攝取多張包括圓弧和直角邊的平面圖像,通過(guò)圖像處理計(jì)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(fù)雜變換過(guò)程,提高了誤差測(cè)量效率。根據(jù)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果提出以開孔直徑作為標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行其它尺寸的計(jì)算的在線標(biāo)定方法,避免了相機(jī)的反復(fù)標(biāo)定。圖像處理時(shí)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(shí)特征之間的相互干擾。搭建了高質(zhì)量圖像獲取裝置,對(duì)相關(guān)算法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)安裝孔位置度的快速準(zhǔn)確檢測(cè)。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(cè)方法,將短軸大跨度同軸度的檢測(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)榭臻g直線同軸度的檢測(cè)。利用激光位移傳感器獲取開孔面的法向量,以工業(yè)相機(jī)獲取包括圓孔和十字激光束標(biāo)記位置關(guān)系的圖像,采用與大跨距孔位置度檢測(cè)中相同的圖像處理方法得到圓心坐標(biāo),再經(jīng)過(guò)一系列坐標(biāo)變換得到所需圓心的空間坐標(biāo),實(shí)現(xiàn)了空間圓心的準(zhǔn)確檢測(cè)。針對(duì)誤差的評(píng)定提出了滿足最小條件的空間直線直線度誤差評(píng)定方法,以最小二乘法評(píng)定的圓柱誤差帶軸線為Z軸建立新的坐標(biāo)系,通過(guò)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)大型農(nóng)機(jī)焊接底盤機(jī)架形位公差的在線自動(dòng)化檢測(cè),提出一套模塊化的綜合誤差檢測(cè)系統(tǒng)方案。通過(guò)ANSYS有限元支持變形分析與液壓沉降實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,優(yōu)化設(shè)計(jì)了一臺(tái)液壓升降檢測(cè)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了對(duì)大型底盤機(jī)架的快速精準(zhǔn)的定位。檢測(cè)暗室和自檢裝置將文中涉及的檢測(cè)裝置有機(jī)的組合在一起,保證了設(shè)備與檢測(cè)位置之間的精確位置關(guān)系。開發(fā)了基于LabWinds/CVI測(cè)控軟件平臺(tái),多線程數(shù)據(jù)采集技術(shù)實(shí)現(xiàn)了巨量數(shù)據(jù)的采集、處理和顯示的高效運(yùn)行,友好的觸控人機(jī)交互界面使得系統(tǒng)的操控