[发明专利]大型高温锻件热态在位检测方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及检测方法，特别是一种大型高温锻件热态在位检测方法。

二、背景技术

高温锻压是轧钢装备、水电机组、核电机组等重型装备核心部件的主要生产方式，大锻件的生产水平也是衡量一个国家机械制造业水平的基本标志之一。锻造生产一般都是在800℃-1250℃之间进行，国内万吨级以上水压机设备上的尺寸测量与定位一直是采用最原始的“卡钳”与“量杆”测量方法，操作工人采用卡钳测量工件尺寸时，由于锻件温度高，只能短时靠近工件，加上卡钳有较大的回弹量，且不易掌握，测量误差大，准确测量截面尺寸达到2000mm以上的工件几乎不可能实现。在实际工作中，多数情况下是采用其它间接比较方式推算工件尺寸的大小，误差达到50mm-100mm，不仅测量误差大，而且工作效率非常低；另一方面，由于测量精度差，在实际操作中常采取保守的操作方法，造成工件“肥大”情况严重。目前的锻件水平由于尺寸精度原因造成的“肥大率”一般在5％-10％左右；换言之，由于测量不准造成的材料浪费为5％-10％左右。因此，大锻件锻造过程中的工件测量与控制一直是一个难题。近年来，国内外多家研究机构和厂家一直在探索和研究解决方案，但到目前为止，还仅停留在简单工件、单参数的检测；虽有厂家也曾投入使用，但由于现场高温、粉尘、电磁波、震动、水汽等现场恶劣条件对装置的影响，现也基本失去了原定功能或已停用。到目前为止，还没有完整的、真正实用的适用于大型锻件热态在位测量的成熟技术和装置。国外部分产品在使用上也有较大局限性，再加之引进费用昂贵、技术壁垒等因素，以及国内现有设备、工艺条件等方面和国外的差别，还没有企业引进国外技术用于生产。

三、发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明的目的就是提供一种大型高温锻件热态在位检测方法，可有效解决目前高温锻件测量测量方法落后、测量精度低、严重浪费材料的问题。

其解决的技术方案是，用激光扫描仪和结构光数字摄影组合扫描测量得到高温锻件表面的三维点云数据，这样组合获取点云的方法与常规单独使用一项技术获取点云的方法相比，增加了点云获取的速度和点云的可靠性，获取三维点云数据后，对点云的数据进行融合，再采用人机交互的滤波算法，去掉非锻件表面的点和测量粗差点，所谓人机交互的滤波算法即首先采用OPENGL三维显示技术将锻件点云数据显示到屏幕上手动删除明显粗差点，再用平均曲率流法去掉小粗差点，再对采集的锻件点云数据进行NURBS曲面快速模型重建分析，通过几何运算解算锻件模型的几何参数，输出。

本发明方法简单，速度快，可靠性强，节约材料，成本低，有效用于大型高温锻件热态在位检测，解决了高温锻件热态在位无法准确的检测问题，是大型高温锻件热态在位检测上的创新。

四、附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为本发明激光扫描仪测量原理图；

图3为本发明结构光数字摄影获取点云流程图；

图4为本发明双目立体匹配流程图。

五、具体是实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，由图1所示，本发明是，首先，用激光扫描仪和结构光数字摄影获取锻件点云数据，然后对点云数据进行融合，再去掉粗差点，对模型重建分析，按最小二乘法进行平差解算，求出坐标转换参数，输出，从而完成整个对高温锻件热态在位的检测，具体步骤如下：

(一)锻件三维点云数据获取，方法是，用激光扫描仪和结构光数字摄影两种方式组合获取锻件的点云数据，实际使用时既可以使用上述两种技术中的某一种方式获取锻件的点云数据，也可以组合使用获取锻件的点云数据，这大大增加了点云数据获取的速度、灵活性和可靠性，下面分别对两种技术获取点云的过程进行说明：

1、激光扫描仪获取点云，激光扫扫描测量技术是近几年发展起来的新技术，主要原理是通过激光测距技术测量扫描仪与目标表面点的距离，再通过机械装置控制转动激光束测量不同点的距离，结合每个测量点激光指向角度参数，可以实时解算出一定坐标系下的三维坐标，其基本原理如图2所示，激光扫描仪通过测角测距，获得扫描仪中心到目标点的距离S、出射光线在仪器坐标系下的水平角α和垂直角θ，由球坐标计算公式可得到目标点在仪器局部坐标系下的三维坐标(x，y，z)：

X＝Scosθcosα

Y＝Scosθsinα                式(1)

Z＝Ssinθ

同时还可以记录激光回波强弱；系列点的数据构成表示测量目标表面的点云数据，如将每个点的回波强度以图像灰度来表达，还可以显示点云影像图；