科创中国

项目团队将面结构光测量和工业机器人相结合，攻克了高精度三维测量、测量路径自动规划、数据自动处理等关键技术，研制了系列自动化在线三维测量装备，国际首次在线实现了1100℃热模锻件三维尺寸的全测全检。广泛应用于国内规模最大的前桥、转向节、曲轴、齿轮等汽车关键锻件生产企业，提升了企业的技术水平和国际竞争力；还应用于黎明、安大、景航等航空企业，提升了叶片、导热内环等航空锻件的精度，支撑了重要国防装备的自主研制。
简介航空、航天、汽车等高端装备领域的复杂零件成形精度代表国家的制造水平和核心竞争力，现有商用三维测量装备大多只能离线测量成品的尺寸精度，难以在生产线现场对成形过程中的复杂零件进行自动、快速的三维测量，一方面无法及时的发现尺寸缺陷，更重要的是缺乏成形过程中的三维数据，无法为成形工艺优化提供数据依据。为此，项目团队将面结构光三维测量和工业机器人相结合，开展复杂零件自动化在线三维测量理论和技术研究，但面临如下难题：1）生产线现场振动强，导致数据精确获取难；2）零件形状复杂，导致测量路径自动规划难；3）热模锻件无法粘贴标志点，导致测量数据自动处理难。为此，项目团队进行了以下创新： 1、复杂环境精确三维测量技术。提出基于振动度量的相位误差补偿与非线性校准方法，建立耦合极几何约束和共线约束的系统参数在线自判定-自优化方法，发明集成双重滤波、智能控温和高速投影的热辐射智能防护技术，研制出兼容测量常温与高温复杂零件的三维测量头。测量头能够测量1100℃及以下的复杂零件，单次测量精度±***、测量时间***。2、多视测量路径自动规划方法。提出基于体元分区的测量视点自动生成方法，建立顾及机器人运动代价和现场干涉的测量路径优化方法，发明高精度快速定位配准与执行路径实时校准方法，开发出测量路径自动规划软件。软件具备测量视点和路径自动优化、测量坐标系自动调整等功能，规划效率提高5倍，视点数量降低30%。3、三维测量数据自动处理技术。提出基于三维局部特征描述的点云粗配准方法和图优化的多视点云数据精确拼接方法，建立自适应阈值数据噪音快速去除技术，研发出复杂零件三维测量数据自动处理软件。软件的拼接精度达***+***，噪声自动去除时间小于***。研制的系列复杂零件在线自动化三维测量装备，国际首次在线实现了1100℃热模锻件三维尺寸的全测全检，为热模锻件的锻模设计和工艺优化提供了重要数据，显著提升了热模锻件的精度及其生产线的智能化水平。广泛应用于国内规模最大的前桥、转向节、曲轴、齿轮等汽车关键锻件生产企业，提升了企业的技术水平和国际竞争力；还应用于沈阳黎明、安大、景航等航空企业，提升了叶片、导热内环等航空关键锻件的精度，支撑了重要型号国防装备的自主研制。成果获2020年中国机械工业科学技术奖一等奖和2020年湖北省科技进步一等奖。