基于激光扫描的高精度表面损伤测量

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工件表面损伤和缺陷是影响其质量和使用的重要因素,在设备运作过程中工件之间会存在摩擦损耗。在一些高精密的设备(如航天级器材,汽车耗材)中材料损耗会影响材料的正常使用和寿命,甚至会对设备正常运作产生不良影响,埋下安全隐患,因此对于工件表面损伤的高精度检测具有重要意义。本文以高速滑动电接触接触工件为研究对象,针对接触工件表面损伤情况,重点研究了基于激光扫描的损伤形貌信息测量技术,并利用损伤形貌信息采集分析系统进行相关实验研究,根据相关实验结果,对工件表面损伤情况进行分析。本文针对高速滑动电接触接触工件表面高精度损伤测量问题,重点分析损伤测量检测原理,并搭建了基于激光扫描的高精度损伤测量系统,利用激光三角法原理进行非接触式数据测量。在精密测试的要求下,为保证采集数据的精密性,本文采用伺服电机控制具有高精密性能的同步带对传感器进行传动并采集损伤信息。基于此测量系统的基础上,对不同材料不同位置处的损伤形貌信息进行损伤轮廓检测,通过检测结果了解工件表面不同位置处的损伤信息。对采集到的表面损伤信息进行三维重构,给出了损伤的三维模型与边缘检测算法对比实验结果。为了验证所采用基于图像处理的边缘检测算法是否正确检测出接触工件表面损伤质量大小,本文还利用基于点云曲率估算的检测方法对上述检测方法进行对比实验。由对比实验结果验证检测方案的有效性、可行性,为高精密设备中关键部位结构及材料的改造提供了依据。本文针对损伤测量系统在实验过程中所处的电磁场环境,从干扰源、接地技术和屏蔽技术几个方面做了电磁防护。并设计高速采集单元,实现损伤信息的高速采集,采用上位机软件实现了对测量系统的精密控制及对损伤信息采用高精度隔离转换技术,增强系统的抗干扰能力。
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