【摘 要】
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当前的电力机械设备现场测量难度大、效率低,仍以手工测量结合数控加工的方式检修为主。点激光光源具有方向性好、精度稳定的特点,基于激光三角法测量原理研发的激光传感器是当前非接触式测量研究领域的重点。同时,点激光在机测量获取数据为激光信号形式,因此会存在入射角度、平面颜色、平面材料、曝光时间、机械振动等因素干扰,直接使用未经调优的激光测量设备和未经数据处理的点云数据会带来严重的计算误差。同时,点激光传感
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当前的电力机械设备现场测量难度大、效率低,仍以手工测量结合数控加工的方式检修为主。点激光光源具有方向性好、精度稳定的特点,基于激光三角法测量原理研发的激光传感器是当前非接触式测量研究领域的重点。同时,点激光在机测量获取数据为激光信号形式,因此会存在入射角度、平面颜色、平面材料、曝光时间、机械振动等因素干扰,直接使用未经调优的激光测量设备和未经数据处理的点云数据会带来严重的计算误差。同时,点激光传感器获取得到的点云数据量庞大,其中包含着大量劣质信息,直接进行数据处理计算会浪费计算资源且计算结果存在偏差。因此,本文为了解决以上难题,以推力瓦块合金表面为研究对象,展开了点激光测量电力机械设备的结构设计、点云平面度误差评定、点云平面度误差修正等关键技术研究。针对在机测量系统的结构设计需求,基于机械设计基本原理设计了机电控制模块、动力机械模块、激光测量模块三个部分。首先,基于89c51单片机开发了机电控制模块;接着,结合步进电机与滑台设计了动力机械模块;最后基于点激光传感器和数据处理算法设计了激光测量模块,三个模块联动实现点激光测量系统在机测量需求。针对适用于点激光测量的平面度误差评定算法问题,依次推导了平面度误差评定的智能算法(遗传算法、粒子群算法)、几何算法(凸包理论)、数值算法(最大直线度评定法、对角线评定法、三点评定法、最小区域评定法、最小二乘评定法),最后进行实验对比分析,择优选择最小二乘评定法进行平面度误差计算。针对点激光测量的平面度误差修正问题,对误差进行溯源,实验论证了入射角度、平面颜色、平面材料、曝光时间这几个影响因素。针对可控因素中的入射角度影响因素提出中心度矫正数学模型;针对传感器内部精度问题进行精度校准实验,验证本文所选激光传感器的可用性;针对机械振动等外部因素造成的数据波动建立数据精简算法、组合滤波算法,实验验证了所提出精简算法与滤波算法的可行性。最后为了验证本文所建立点激光电力机械设备在机测量系统的可行性,基于python与My SQL开发了数据处理程序,实现数据处理、数据库管理、数据可视化,平面度误差计算等功能,进行综合实验。根据本文研究成果进行推力瓦块合金表面平面度计算,最后与三坐标测量机所测量的标准数据进行对比,结果表明本文研究内容切实可行,为后续研究提供了思路。
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