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直线度误差检测论文

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直线度误差检测论文

大型桥梁运架设备安装中的直线度测量 精测公司 李学仕 【摘 要】 本文介绍了杭州湾跨海大桥50m预制箱梁运架设备安装过程中,应用导线法测量设备构件直线度的方法。 【关键词】 导线法 直线度 安装测量 杭州湾跨海大桥 杭州湾跨海大桥(全长36km)50m预制箱梁的制、运、架大型设备统称五大设备,其尺寸庞大, 结构复杂,安装精度要求高,均采用工厂制造构件,运输到现场再安装的方式;其中长大构件组装连接后的直线度(保持各点在一条直线上,不产生平面弯曲)是控制设备安装精度的一项重要指标,需要在安装过程中不断监控测量,及时提供实时数据,以指导安装施工。一般情况下,测量直线可在直线的端头置镜,瞄准直线方向,检查直线上的点,即可及时知道直线度情况;如果在直线上因地形条件限制而无法架设测量仪器时,如何快速测量直线度和保证测量精度呢?设备安装应属工业安装测量问题,但桥梁运架设备须在施工现场安装,我们采用工程测量方法解决了这一问题。本文介绍在杭州湾跨海大桥50m箱梁运架设备安装过程中应用导线法测量设备构件直线度的方法。 1 实现原理 图 1 测量直线度就是确定测点到直线的偏移距离。在待测直线外任意P点置镜,选择待测直线上A、B两点(可选择两端点)作为直线控制点(如图1),建立以A点为原点,AB连线为X轴正向的坐标系(简称A坐标系),易知在该坐标系下的Y坐标就是距AB直线方向的偏离值。 利用全站仪先测量出直线控制点A、B到置镜点P的距离S1、S2和角度a,即可计算出在上述坐标系下的P点坐标和PB或PA的方位;然后在全站仪中设置测站坐标和方位(定位与定向),即可直接测量直线上其他点的坐标,以直观分析各测点相对于直线AB的偏离程度(直线度)。 P点坐标计算方法,这里介绍利用导线法计算。首先建立一个临时坐标系(简称P坐标系),以P为坐标原点,PA连线为X轴的正向,由测量的距离和角度计算出A、B的临时坐标以及AB、PB、PA的方位,然后根据方位差计算PA、PB在A坐标系中的方位以及P点的坐标。 在上述临时坐标系中:P点的坐标(0,0),PA的方位=0,A点的坐标(S1,0);PB的方位=a,B点的坐标[S2×cosa,S2×sina];AB的方位=w,由AB坐标反算得到。 在A坐标系中,AB的方位=0,则根据P坐标系中的方位关系得到:PA的方位=-w,PB的方位=a-w,从而P点的坐标X=-S1×cosw,Y=S1×sinw。 在作业现场上述计算可以利用程序型计算器计算快速得到,如使用Casio fx4500计算的代码 为:EFA (E=S1,F=S2,A=a) Pol(Fcos(A)-E,Fsin(A))n(AB的距离S) n(PB的方位) X=-Ecos(W)n(P点的坐标) Y=Esin(W)n 2 精度分析 由上述建立的坐标系可知,直线度的误差即测量中主要看观测点Y坐标误差。 根据公式Y=Yp+S×sinα,可知主要误差来源是距离误差、方向误差和定向误差。观测时,采 用配套小棱镜,直接对中观测目标,对中误差极小;观测距离不长,一般在60m以内,同一气象条件下,测距精度较高;同时很容易觇准目标,方向观测精度较高。在仅顾及观测误差影响的情况下,Y的中误差:m2y=sin2αm2s+S2cos2αm2α若设:ms=1mm,mα=4〃,S=60m,上式若取m2y=m2s+S2m2α,可以得出my最大误差也不过1•5mm。 杭州湾跨海大桥50m箱梁运架设备的直线度、铅直度安装精度一般要求达到5mm,此为极限 误差,则安装总中误差为2•5mm,包括安装和测量误差。根据测量误差取安装误差的1/ 2倍的原则,得到测量误差为安装总误差的1/ 3倍,即测量误差为2•5/ 3=1•4mm。可见上述测量方法是可以达到测量要求的。 3 操作方法 在待测直线外适当地点(大致在直线中间部位)架设好仪器;全站仪照准A点,方向置零,测量 距离S1;照准B点,测量角度a和距离S2,保持仪器不动;利用计算器计算A坐标系中P点的坐标和PB的方位,输入到全站仪中;开始从B到A测量直线上的点坐标并记录数据。 4 测量应用 (1) LGB1600架桥机 LGB1600架桥机主要结构是其沿桥梁方向左右两大机臂,均为110m长的矩形钢框架梁(截面尺寸为宽2•2m×高3•2m)。两机臂由前后两端钢横梁联系。每条机臂分为10段,长度分别为11•88m×9+4•3m,各段之间用钢板螺栓连接。 拼装时,先拼装为3大段(3节+3节+4节),再将3大段依次连接起来。构件体形庞大,各大段拼装以及三大段整体拼装时会产生线性扭曲,为使结构按设计精度安装(直线度要求5mm以内),需要在连接螺栓进行初拧前、终拧前以及终拧后对机臂进行直线度测量,而更多的是在安装调整过程中进行实时测量,要求较快测量出数据。机臂尺寸较大,在大臂外没有位置架设测量仪器,但可架设在机臂顶面,采用导线法建立以大臂纵向为X轴的坐标系,根据测量得出的Y坐标,可方便地看出大臂的弯折情况。终拧后的测量结果数据将作为安装竣工数据进行构件空间结构模拟演算。 在大臂顶面有两股运梁小车走行轨道,中心间距为2m(制造精度较高)。同时测量两股轨道对 应点,由Y坐标差可检验测量精度。从测量结果看,间距最大相差2mm,从而验证了用该方法测量的结果是可靠的。 提梁机台车主梁的上下弦杆直线度测量 ML800提梁机 ML800提梁机(见图3)由主梁、刚性支腿和柔性支腿以及走行小车等组成,主梁为钢桁架,其尺寸为长64m×宽4•7m×高8•5m。上下弦杆均由六段截面为工字型的钢构件螺栓连接组成,安装时,需要对各弦杆各段间的连接点进行直线度测量(直线度要求为5mm)。建立以主梁纵向为X轴的坐标系,用导线法测量各节点的坐标,可以方便的得出各节点连线的直线度情况。 (3)提梁机台车主梁上下弦杆连接立柱垂直度测量 提梁机台车主梁上下弦杆用斜撑和立柱连接,安装时需要对立柱相对于主梁纵横向的倾斜进 行测量(上下对应点在平面上的投影纵横向距离要求5mm内)。使用导线法,同样建立以主梁纵向为X轴的坐标系,分别测量立柱的上、下端对应位置的平面坐标,比较纵横坐标差值,可以迅速得到每根立柱的倾斜状态,以及各立柱之间的相互倾斜状态,及时安装调整到正确位置。 (4)提梁机刚性支腿安装测量 提梁机左侧的刚性支腿(高度27•3m)在安装时平放在地面上如图4所示,C、D、E、F处于同一个平面内(连线尺寸为4m×7•5m),与主梁安装好以后在同一水平面,均为带螺孔的钢板与主梁对应螺拴钢板对位连接;与地面轨道走行台车连接端的A、B(距离15m)为带销孔的钢板,与走行台车上对应销子相连接,安装后处于水平,与CDEF平行。安装时平放地面,需要控制AB与CD及CDEF平行,且CDEF钢板处于同一平面内(此时为竖直面)。 同样使用导线法测量,建立以A为原点、AB为X轴的坐标系,测量C、D、E、F的坐标,即可知道C、D、E、F是否处于同一竖直面内(据Y坐标)以及是否与AB平行。 5 结语 应用导线法测量大型设备的直线度、铅直度,可以方便、快速的获得准确测量结果,及时为现场安装施工提供可靠数据,为杭州湾跨海大桥50m箱梁五大设备顺利安装投入使用、确保架梁工期赢得了宝贵时间。 参 考 文 献 1 李青岳、陈永奇•工程测量学•测绘出版社;1995•5

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现如今,3D打印机是民用市场出现的一个新词,在专业领域有另一个名称叫“快速成形技术”。我整理了3d打印技术2500字论文,希望能对大家有所帮助! 3d打印技术2500字论文篇一:《试谈3D打印技术及其应用发展》 【摘要】本文通过分析3D打印机的原理, 总结 了几种典型的3D打印技术,分析其市场应用和发展方向,得出3D打印技术的发展会引领第三次工业革命的发展。 【关键词】3D;打印机;3D打印技术 1.前言 近来,三维(3D)打印技术[1]在发达国家兴起,前不久在网上流传的3D打印手枪,引来许多网友围观。3D打印现在已不再只是概念产物,全球已有不少公司推出了个人3D打印机,它已在平常生活中开始普及。2012年4月,英国《经济学人》刊文认为,3D打印技术将与其他数字化生产模式一起,推动第三次工业革命的实现。传统制造技术是“减材制造技术”,3D打印则是“增材制造技术”,它具有制造成本低、生产周期短等明显优势。 打印机的原理及技术 3D打印机 3D打印机是近年来在民用市场出现的一个新词。在专业领域有另一个名称叫“快速成形技术”[2]。快速成形技术诞生于20世纪80年代后期,是基于材料堆积法的一种全新制造技术。它集分层制造技术、机械工程、数控技术、CAD、激光技术、逆向工程技术、材料科学于一体,可以直接、快速、自动、精确地将设计电子模型转变为具有一定功能的原型或直接制造零件,从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种低成本而高效的实现手段。快速成形技术就是利用三维CAD的数据,通过快速成型机,将一层层的材料堆积成实体原型。 不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同,成形原理和系统特点也各有不同。但是基本原理一样,那就是“分层制造,逐层叠加”[3],类似于数学上的积分过程。形象地讲,快速成形系统就像是一台“立体打印机”,因此得名。 3D打印机的原理 3D打印机根据零件的形状,每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的截面,然后再把它们逐层粘结起来,就得到了所需制造的立体的零件。 每个截面数据相当于医学上的一张CT像片;整个制造过程就像一个“积分”的过程。 整个过程是在电脑的控制下,由3D打印系统自动完成的。不同公司3D打印使用的成形材料不同,系统的工作原理也有所区别,但其基本原理都是一样的,那就是“分层制造、逐层叠加”。这种工艺可以形象地叫做“增长法”。 3D打印技术 SLA技术 光固化成型法(SLA)是用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面,使之由点到线,由线到面顺序凝固,完成一个层面的绘图作业,然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度,再固化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体。SLA是最早实用化的快速成形技术,采用液态光敏树脂原料。其工艺过程是,首先通过CAD设计出三维实体模型,利用离散程序将模型进行切片处理,设计扫描路径,产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动;激光光束通过数控装置控制的扫描器,按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面,使表面特定区域内的一层树脂固化后,当一层加工完毕后,就生成零件的一个截面;然后升降台下降一定距离,固化层上覆盖另一层液态树脂,再进行第二层扫描,第二固化层牢固地粘结在前一固化层上,这样一层层叠加而成三维工件原型。将原型从树脂中取出后,进行最终固化,再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。 SLA技术主要用于制造多种模具、模型等;还可以在原料中通过加入 其它 成分,用SLA原型模代替熔模精密铸造中的蜡模。SLA技术成形速度较快,精度较高,但由于树脂固化过程中产生收缩,不可避免地会产生应力或引起形变。因此开发收缩小、固化快、强度高的光敏材料是其发展趋势。 SLS技术 选择性激光烧结技术(SLS)是采用激光有选择地分层烧结固体粉末,并使烧结成型的固化层,层层叠加生成所需形状的零件。其整个工艺过程包括CAD模型的建立及数据处理、铺粉、烧结以及后处理等。 整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成,工作时粉末缸活塞(送粉活塞)上升,由铺粉辊将粉末在成型缸活塞(工作活塞)上均匀铺上一层,计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹,有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。粉末完成一层后,工作活塞下降一个层厚,铺粉系统铺上新粉。控制激光束再扫描烧结新层。如此循环往复,层层叠加,直到三维零件成型。最后,将未烧结的粉末回收到粉末缸中,并取出成型件。对于金属粉末激光烧结,在烧结之前,整个工作台被加热至一定温度,可减少成型中的热变形,并利于层与层之间的结合。 与其它3D打印机技术相比,SLS最突出的优点在于它所使用的成型材料十分广泛。从理论上说,任何加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以作为SLS的成型材料。目前,可成功进行SLS成型加工的材料有石蜡、高分子、金属、陶瓷粉末和它们的复合粉末材料。由于SLS成型材料品种多、用料节省、成型件性能分布广泛、适合多种用途以及SLS无需设计和制造复杂的支撑系统,所以SLS的应用广泛。 PDM技术 熔积成型(FDM)法,该 方法 使用丝状材料(石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝)为原料,利用电加热方式将丝材加热至略高于熔化温度(约比熔点高1℃),在计算机的控制下,喷头作x-y平面运动,将熔融的材料涂覆在工作台上,冷却后形成工件的一层截面,一层成形后,喷头上移一层高度,进行下一层涂覆,这样逐层堆积形成三维工件。 该技术污染小,材料可以回收,用于中、小型工件的成形。成形材料:固体丝状工程塑料;制件性能相当于工程塑料或蜡模;主要用于塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。 LOM技术 分层实体制造法(LOM),又称层叠法成形,它以片材(如纸片、塑料薄膜或复合材料)为原材料,其成形原理如图所示,激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线数据,将背面涂有热熔胶的纸用激光切割出工件的内外轮廓。切割完一层后,送料机构将新的一层纸叠加上去,利用热粘压装置将已切割层粘合在一起,然后再进行切割,这样一层层地切割、粘合,最终成为三维工件。LOM常用材料是纸、金属箔、塑料膜、陶瓷膜等,此方法除了可以制造模具、模型外,还可以直接制造结构件或功能件。 LOM技术的优点是工作可靠,模型支撑性好,成本低,效率高。缺点是前、后处理费时费力,且不能制造中空结构件。成形材料主要是涂敷有热敏胶的纤维纸;制件性能相当于高级木材;主要用途是快速制造新产品样件、模型或铸造用木模。 打印技术的市场应用及发展方向 建筑设计领域 建筑模型的传统制作方式,渐渐无法满足高端设计项目的要求。全数字还原不失真的立体展示和风洞及相关测试的标准,现如今众多设计机构的大型设施或场馆都利用3D打印技术先期构建精确建筑模型来进行效果展示与相关测试[4],3D打印技术所发挥的优势和无可比拟的逼真效果为设计师所认同。 磨具制造领域 玩具制作等传统的模具制造领域[5],往往模具生产时间长,成本高。将3D打印技术与传统的模具制造技术相结合,可以大大缩短模具的开发周期,提高生产率,是解决模具设计与制造薄弱环节的有效途径。3D打印技术在模具制造方面的应用可分为直接制模和间接制模两种,直接制模是指采用3D打印技术直接堆积制造出模具,间接制模是先制出快速成型零件,再由零件复制得到所需要的模具。 医学领域 在医学领域的应用近几年来,人们对3D打印技术在医学领域的应用研究较多。以医学影像数据为基础,利用3D打印技术制作人体器官模型,对外科手术有极大的应用价值,近年来许多医院推出3D打印胎儿服务。 航空航天领域 在航空航天领域中,空气动力学地面模拟实验(即风洞实验)是设计性能先进的天地往返系统(即航天飞机)所必不可少的重要环节。该实验中所用的模型形状复杂、精度要求高、又具有流线型特性,采用3D打印技术,根据CAD模型,由3D打印设备自动完成实体模型,能够很好的保证模型质量。 家电和食品领域 3D打印技术在国内的家电行业上得到了很大程度的普及与应用,使许多家电企业走在了国内前列。美的、华宝、小天鹅、海尔等都先后采用3D打印技术来开发新产品,收到了很好的效果。 3D打印在食品领域也有成功的应用。做成的鲜肉特别有弹性,而且烹饪后肉质松散有嚼头,丝毫不逊于真正的肉,就连肉里的微细血管都能打印出来。人们吃到“3D肉”的日子不会太远,因为美国泰尔基金会近日已投资成立了“鲜肉3D打印技术公司”,希望能够为大众提供安全放心的猪肉产品。这种利用糖、蛋白质、脂肪、肌肉细胞等原材料打印出的肉具有和真正的肉类相似的口感和纹理,就连肉里的微细血管都能打印出来。 4.总结 3D打印是产业界自主创新的过程,政府主要负责引导方向,要让民营企业有充分的自主发展空间,同时对一些敏感行业或者产品要加强监管。3D打印技术市场潜力巨大,势必成为引领未来制造业趋势的众多突破之一。这些突破将使工厂彻底告别车床、钻头、冲压机、制模机等传统工具,改由更加灵巧的电脑软件主宰,这便是第三次工业革命的到来的标志[6]。在这种势头下,传统的制造业将逐渐失去竞争力。 参考文献 [1]古丽萍.蓄势待发的3D打印机及其发展[J].北京:数码印刷,2011(10):64-67. [2]丁军涛.快速成形技术在企业实际生产中的应用[J].陕西:科技探索,2012(8). [3]郑利文.Objet Geometries公司推出多种复合材料3D打印机[J].北京:模具工业,2008(2):73. [4]梁晨光.3D打印技术纵览“印”出来的真实世界[J].北京:微型计算机,2008(6):106-109. [5]乔益民,王家民.3D打印技术在包装容器成型中的应用[J].重庆:包装工程,2012(11):68-72. [6]丁博强.3D打印推动第三次工业革命[J].上海:创意产业,2013(2). 3d打印技术2500字论文篇二:《浅谈3D打印的误差分析》 【摘 要】本文从理论上介绍3D打印的基本原理,并系统的分析了成型的前期数据处理、成型加工过程和后处理三个阶段各因素对成型精度的影响。同时,提出了改进成型制件精度的 措施 和方法,对快速成型技术的发展有一定的指导意义。 【关键词】快速成型;成型精度;工艺参数 0.引言 3D打印与传统的制造业去除材料加工技术不同,其遵循的是加法原则。首先设计出所需零件的三维模型,然后根据工艺要求,按照一定的规律将该模型离散为一系列有序的单元,通常在Z向将其按一定厚度进行离散(习惯称为分层),把原来的三维CAD模型变成一系列的层片;再根据每个层片的轮廓信息,输入加工参数,自动生成数控代码;最后由成形系统成形一系列层片并自动将它们联接起来,得到一个三维物理实体。 目前基于分层制造原理,将三维造型转化为二维轮廓信息叠加造型的快速加工方法,其成型制件的精度与很多因素有关。 1.前期数据处理误差 在成型制件建模完成之后,需要将其进行数据方面的转换,目前被应用最多的就是STL格式文件,主要是用小三角面片来近似的逼近任意曲面模型或实体模型,能够较好的简化CAD模型的数据格式,同时在之后的分层处理时,也能够较好的获取每层截面轮廓上的相对于模型实体上的点。 STL格式化引起的误差 STL格式文件的实质就是用许多细小的空间三角形面来逼近还原CAD实体模型,其主要的优势就在于表达清晰,文件中只包括相互衔接的小三角形面片的节点坐标和其外法向量。用来近似逼近的三角形数量将直接影响着实体的表面精度,数量越多,则精度越高,但是三角形数量太多即过高的精度要求,会造成文件内存过大,增加数据处理时间。所以应在精度范围内选择合理的离散三角形数量。当用建模软件输出STL格式文件时都需要确定精度,也就是模拟原模型的最大允许误差。当表面为平面时将不会产生误差,如果表面为曲面时,误差则将不可避免的存在。 目前,为了得到准确的实体截面轮廓线,应用较多的就是采用CAD直接切片法,该方法可以从根本上消除由STL格式而造成的截面轮廓误差,同时也能够有效的消除格式转换造成的精度误差。 模型分层对成型精度的影响 对模型进行分层处理的过程中会产生一定的误差,这种误差属于原理性误差。分层处理是在STL格式转换之后,通过预先设定好成型的方向,设定好分层的厚度,就可以对模型进行分层切片处理了。分层后会得到一组垂直于成型方向的彼此平行的平面,这些平面将STL格式文件截成等层厚的截面,截面与模型表面的交线即形成了该截面的轮廓信息,此信息可作为成型扫描过程中的数据。因为每层之间有一定的距离,由于其破坏了模型表面的连续性,这样就可能丢失一部分的轮廓信息,造成模型的尺寸误差和表面精度。 2.成型加工误差 设备自身也存在着一定的误差,它造成的是成型件的原始误差。设备自身误差的改善应该从其系统的设计和制造过程中入手,提高成型设备的硬件系统,以便改进成型件精度。 工作台Z方向上的运动误差 它主要在丝杠的控制下,通过上下移动完成最终的成型加工。所以工作台的运动误差将直接影响着成型件的层厚精度,从而导致成型件的Z向尺寸误差。同时,工作台的运动直线度误差也会造成成型件的位置、形状误差和较差的粗糙度。 X、Y方向同步带变形误差 X、Y扫描系统:步进电机控制并驱动同步齿形带,然后带动打印头进行每层的扫描运动,是一个二维的运动过程。在定位或者使用时间较长以后,同步齿形带可能会产生一定情况的变形,会严重影响扫描系统的定位精度,所以为了解决这个问题常采用位置补偿。 X-Y方向定位误差 成型机运动控制系统采用的是步进电机开环控制系统,电机自身和其各个结构都会对系统动态性能造成一定的影响。X、Y扫描系统在往复的扫描过程中存在着一定的惯性,使扫描镜头的扫描尺寸其实大于成型件的设计尺寸,造成尺寸误差,同时,由于扫描系统在扫描过程中是一个加减速的过程,边缘扫描速度会小于中间扫描速度,这样就会导致成型件边缘的固化程度高于中间部分,固化不均匀。 扫描机构在成型过程中,总是在进行连续的往复填充运动。驱动扫描机构的电机自身存在着一个固有频率,扫描不同线长的时候会出现各种频率,所以当整个机构发生谐振时,会给扫描机构带来很大的振动,严重影响成型的精度。 挤料速度与扫描速度误差 在保证有足够加热功率和相同扫描速度的前提下,若挤料速度过高,在工件的表面及侧面就会出现材料溢出现象,导致表面粗糙,支撑结构与工件不易分离;若挤料速度过低,在扫描轨迹上就会出现材料缺失现象。因此,适当降低挤料速度,能提高工件的表面品质,轮廓线更清晰,支撑结构与工件易于分离。 综上所述,通过优化工艺参数可以有效地提高成型件的精度和质量。 3.后处理产生的误差 成型完成之后,需要将成型件取下并去除支撑,对于固化不完全的成型件,还需要进行二次固化。固化完成后还需对其进行抛光、打磨和表面处理等工序,将这些称之为后处理。后处理对成型精度的影响可分为下列三种: (1)支撑去除时,因为人为等因素有可能会刮伤成型表面或其精细的结构,严重影响成型质量。为了避免这点,在支撑设计时应该选择合理的支撑结构,既能起到支撑作用又方便去除,在允许范围内少设支撑,节省后处理时间。 (2)成型后,由于工艺和本身结构问题,零件的内部还会存在一定的残余应力,并且在外部条件如温度、湿度等环境的变化下,成型件会产生一定的翘曲变形,造成误差。应该设法减小成型过程中的残余应力,以提高零件的成型精度。 (3)成型后的零件在尺寸和粗糙度方面可能还不能完全满足用户的需求,例如表面存在阶梯纹、强度不够,尺寸不精确等,所以要对成型件进行进一步的打磨、修补、抛光和喷丸等处理。如果处理不好,可能会对成型件的尺寸和表面质量等造成破坏,产生后处理误差。 综上所述,通过减小分层厚度可以通过自适应的分层方法能很好的提高成型件的表面精度,降低因分层数量较多而引起的效率降低问题,或者通过优化成型加工方向的办法来提高成型件表面质量。其中优化成型加工方向在工艺上有一定的难度,对于成型加工方向的优化,不仅要考虑精度的因素,也要着重考虑成型效率和支撑设计等方面因素。 4.结论 自由成形件的精度是指加工后的成形件与原三维CAD模型之间的误差,主要有尺寸误差,形状误差和表面误差。因为自由成形的全过程包括前处理、自由成形和后处理三个阶段,所以每个阶段都可能存在影响成形件精度的因素。然而,成型件的精度不只与成型机本身精度有关,还与自由成形全过程中的其他因素有关,而(下转第156页)(上接第110页)且这些其他因素还更加难以控制。 [科] 【参考文献】 [1]胡庆夕,周克平,吴懋亮等.快速制造技术的发展与应用.机电一体化,2003,8(5). [2]朱林泉,白培康,朱江森.快速成型与快速制造技术.北京:国防工业出版社,2003. [3]王广春,赵国群.快速成型与快速模具制造技术及其应用.北京:机械工业出版社,2003. [4]于松章,洪军,唐一平.基于RE/RP/RT技术的产品快速开发集成制造系统.新技术新工艺,2004,8(3). [5]勾吉华,彭颖红,阮雪榆.快速成型技术及其工艺分析.机械科学与技术,2000,2(19). 3d打印技术2500字论文篇三:《试谈中小学创新 教育 中3D打印的应用》 随着3D打印在产品设计、建筑设计、机械制造、医学领域、 文化 艺术等行业发挥越来越重要的作用,3D打印这一新兴科学技术也不断融入到人们的工作和生活中。而科技促进教育这一客观规律也决定了3D打印对教育的影响是必然的,3D打印技术与学校教育的结合必成为STEAM教育中对学生开拓创新能力培养的必要组成部分。 1 3D打印在学校教育中的应用现状 创客教育,政策先行,教育部于2015年发布《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见(征求意见稿)》,其中提到了未来五年对教育信息化的规划,鼓励探索STEAM教育、创客教育等新教育模式,从政策层面将刺激3D打印教育市场的快速增长。国内3D打印在教育领域中的应用已然走在了前列,并逐渐步入了批量应用阶段。全国各地区都有学校加入到3D打印创客教育的潮流中来。3D打印在不少地区已经被列入普通学校教育的统筹范围内,而不仅仅是职业培训。 2 3D打印在中小学教育中的优势 传统教育特别是中小学教育是以教师为主导的填鸭式教学方式。因其理论性较强,且多数以死记硬背为主要方式,学生无法把学到的知识进行转化和应用,久而久之就会失去兴趣。而3D打印课程可以让枯燥的课程变得生动起来。在3D打印应用的教学中,学生不再是单纯地看文字或图形,而是根据相应理论知识通过电脑绘制其三维模型,并用3D打印机把模型打印出来。这是学生吸收和运用知识的过程,使学习过程变得生动有趣,同时极大地提高学生学习的主动性和分析、解决问题等方面的能力。 3 3D打印与各种学科的融合 3D打印与学科的融合既是对各传统学科教学的补充,又是开展STEAM教育的重要形式。 打印与语文课的结合 语文课中的 说明文 是难以描述和理解的,例如赵州桥课程中对桥梁结构的描述。而如果运用课文中描述的知识点用软件把模型绘制并打印出来,有了理论应用于实践的过程,学生对知识的掌握会更加深刻。 与数学课的结合 通过三维模型设计软件,学生可以方便地从不同方位观察模型,任意组合、改变模型形状,学生的空间 想象力 得到很好的锻炼和培养。 与美术、剪纸等艺术课的结合 通过三维设计软件很容易实现二维图形到三维模型的转化。艺术课中的剪纸或手绘图形便可以转化成三维模型,且应用于不同的作品中,并通过3D打印机打印出来,增加课程的趣味性。 与历史、生物、地理、化学、物理等其它课程的结合 辅助教具直接通过3D打印制作出来,将抽象、难懂的教学变得更直观、形象化,更好地激发了学生的学习兴趣。 4 中小学3D打印课程的开展形式 目前很多学校把3DOne作为教学软件,通过软硬件结合,推出3D打印创意设计课程解决方案,以学生动手参与为主要学习方式,旨在全面提升、激发孩子们的潜能,学生在学习过程中潜移默化地提高动手能力和思考能力。3D打印创客教育通常包括如下形式: (1)兴趣班。兴趣班是3D打印在学校开展创客教育初期的主要形式。每个班级挑选数个学生组合成兴趣小团队,由学校老师或者校外的公司机构提供技术支持协助学校开展课程。 (2)校本课程。教师通过课程的开展,总结成果及 经验 完成学校的校本课程,打造校本特色的3D打印课程。 (3)教、科研项目。教、科研项目的方式使得3D打印课程的开展更有拓展性。例如学校以船作为项目题目,学生学习船的工作原理,以及如何优化船体、增加动力机构,然后自己设计船体造型、打印模型和试验航行,通过不断地试验以及改善,学生可以把课题内容掌握得非常牢固。并且学生会不断去思索、尝试各种各样的方式,极大地提高了学生的想象力和动手能力。 5 结语 以3DOne软件为教学的3D打印创客课程,给了STEAM教育一种新的方式,不管是从国家的支持,还是从提高学生的创新能力来说,3D打印都将作为一个重要的手段会得到极大的发展。通过与学科结合的方式,并借助于各地的3D打印比赛,3D打印教育将会有更好的发展。 猜你喜欢: 1. 3D打印技术学习心得体会 2. 3d打印技术论文3000字 3. 3d打印技术论文范文 4. 3d打印技术论文总结 5. 3d打印技术论文结论

基于单片机的鱼用投饵机自动控制系统的设计摘要:为提高水产养殖投饵的自动化和精细化水平,满足现代水产养殖精确投饵的需要,研发了一种采用搅龙作为强制式排料机构的全自动饵料精量投喂装置.同时,介绍了装置的工作原理、结构特点、主要技术参数以及精量投喂控制方法.性能试验表明,该精量投喂装置各项性能均达到设计要求,搅龙排料稳定可靠,不均匀度,电控系统定时定量精确,且在线可调,操作方便,适应性广.标关键词: 全自动 饵料 精量 投喂 装置 水产养殖 性能试验 投饵 设计要求 排料机构 控制方法 结构特点 搅龙 技术参数 工作原理 定时定量 电控系统 不均匀度 自动化 适应性 方罩盖塑料模具设计 冷冲压复合模具 最终传动被动齿轮锻模 CAD技术在机械产品设计中的应用 大型超声波自动洗碗机的设计 垫片落料冲孔模设计 双头铆接机设计 防护罩的模具设计与制造 排钉机的研究及改良 面向教学可拆卸塑胶按钮模具设计 产品抛光机械设计 摩托车车架冲压件模具设计 防水布测试系统的结构改进及程序设计 基于VB的计算机辅助机械设计 轴类零件形位误差的检测与研究 打蛋机触片的多工位级进模设计 打蛋机开关手柄的注射模的设计 基于MATLAB的误差分析及数据处理系统研究 轴类零件形位误差检测与研究 基于MATLAB的圆度误差评定系统研究 基于MATLAB的直线度误差评定系统研究 基于LabVIEW的磁流变液阻尼实验台的开发 闹钟后盖注塑模具设计 管座冲压工艺及模具设计 贮油杯盖注塑成型工艺及模具设计 B6065牛头刨床推动架 C618型卧式车床经济型数控纵向改造 CA6140车床后托架设计 DX型钢丝绳芯带式输送机 JHB-8型回柱绞车 NOKIA8210手机外壳上盖注塑模具设计 NOKIA8210手机外壳注塑模设计 QY40型液压起重机液压系统设计计算 SSCK20A数控车床主轴和箱体加工编程 WY型滚动轴承压装机设计 XQB小型泥浆泵的结构设计 XQB小型泥浆泵的结构设计 YD9160TCL轿运车前后桥设计 杯子的三维设计 液压台虎钳设计 花生去壳机 插座底座设计 车刀角度测量装置设计 冲压汽车灯罩 传动轴的加工工艺 船用柴油机挂机设计 带式输送机传动装置设计 单拐曲轴零件机械加工规程设计 单级斜齿圆柱齿轮传动设计+绞车传动 低速载货汽车车架及悬架系统设计 电风扇旋扭的塑料模具设计 电织机导板零件数控加工工艺与工装设计 垫片冲裁模设计 对称传动剪板机 二级齿轮减速箱设计 二级圆柱直齿齿轮减速器 二级展开式圆柱圆锥齿轮减速器 阀体零件的工艺设计 防尘盖冲压模具设计 肥皂盒模设计 往复式给料机 高空作业车液压系统设计 高速压力机 关节型机器人腕部结构设计 仓库大门开闭机构设计 机床尾座体夹具设计 掩护式液压支架 采煤机截割部的设计 JSDB-140双速多用绞车 工业对辊型煤成型机设计 ZFS 中位放顶煤液压支架 低位放顶煤液压支架设计 减速箱体工艺设计与工装设计 型调度绞车 MG -WD采煤机的截割部设计 解放汽车第四速及第五速变速叉加工工艺设计 颗粒状糖果包装机设计 连续式履带装煤机装运部设计 立轴式破碎机设计 连杆孔研磨装置设计 支撑掩护式液压支架设计 支撑掩护式液压支架设计 提升机维修及铁谱分析技术 普通机床 数控改造 普通式双柱汽车举升机设计 普通钻床改造为多轴钻床 汽车变速箱加工工艺及夹具设计 汽车连杆加工工艺及夹具设计 桥式起重机副起升机构设计 桥式起重机小车运行机构设计 球形塑料包装盒 驱动式滚筒运输机 设计“CA6140车床拨叉”零件的机械加工工艺及 收放机架安装支架建模和冲压工艺及模具设计 手柄冲孔、落料级进模设计与制造模具 数控车床主传动机构设计 数控铣高级工零件工艺设计及程序编制 塑料插座上座模具设计 塑料电话手柄的模具设计 塑料电话手柄下壳的注塑模设计 数字化波形发生器的设计 万年历可编程电子钟控电铃 新颖低压万能断路器 基于单片机的步进电机控制系统 基于MCS-51单片机温控系统设计的电阻炉 基于单片机89C52的啤酒发酵温控系统 基于单片机的温度采集系统设计 PIC单片机在空调中的应用 列车测速报警系统 多点温度数据采集系统的设计 三路输出180W开关电源的设计 双闭环直流晶闸管调速系统设计 遥控窗帘电路的设计 智能仪表用开关电源的设计 基于单片机的数字式温度计设计 电子密码锁控制电路设计 MOSFET管型设计开关型稳压电源 87C196MC单片机最小系统单路模板的设计与开发 基于87C196MC交流调速实验系统软件的设计与开发 HEF4752为核心的交流调速系统控制电路模板的设计与开发 基于87C196MC交流调速系统主电路软件的设计与开发 基于IGBT-IPM的调速实验系统驱动模板的设计与开发 基于Matlab的双闭环PWM直流调速虚拟实验系统 基于VDMOS调速实验系统主电路模板的设计与开发 基于80C196MC交流调速实验系统软件的设计与开发 并励直流电动机串电阻三级虚拟实验 他励直流电动机串电阻分级启动虚拟实验 基于Multisim三相电路的仿真分析 正弦稳态电路功率的分析 基于模拟乘法器的音频数字功率设计 FFT在TMS320C54XDSP处理器上的实现 基于单片机的水位控制系统设计 基于单片机的液位检测 现代发动机自诊断系统探讨 基于单片机的定量物料自动配比系统 智能恒压充电器设计 LED字符显示驱动电路(软件部分) STV7697在显示驱动电路系统中的应用(软件设计) I2C总线数据传输应用研究(硬件部分) 数字式人体脉搏仪的设计 基于单片机的水温控制系统 基于单片机的车载数字仪表的设计 基于单片机的室温控制系统设计 数字式超声波水位控制器的设计 可编程稳压电源 小型数字频率计的设计 集中式干式变压器生产工艺控制器 数字式锁相环频率合成器的设计 基于MAX134与单片机的数字万用表设计 基于单片机防盗报警系统的设计 18B20多路温度采集接口模块 基于单片机的乳粉包装称重控制系统设计 基于单片机的户式中央空调器温度测控系统设计 IC卡读写系统的单片机实现 步进电机实现的多轴运动控制系统 单片机电阻炉温度控制系统设计 单片机控制PWM直流可逆调速系统设计 单片机自动找币机械手控制系统设计与仿真 基于89C52的多通道采集卡的设计 基于AT89C51单片机控制的双闭环直流调速系统设计 楼宇自动化系统的设计与调试 模糊PID控制器的研究及应用 遗传PID控制算法的研究 单片机控制的PWM直流电机调速系统的设计 基于 单片机的电阻炉温度控制系统设计 智能充电器的设计与制作 宾馆客房环境检测系统 基于RS485总线的远程双向数据通信系统的设计 频率合成器设计 公交车报站系统的设计 智能多路数据采集系统设计 基于单片机控制的红外防盗报警器的设计 篮球比赛计时器设计 超声波测距仪的设计及其在倒车技术上的应用 汽车侧滑测量系统的设计 自动门控制系统设计 手机电池性能检测 基于51单片机的液晶显示器设计 基于AT89C51单片机的电源切换控制器的设计 基于单片机的普通铣床数控化设计 基于单片机的机械通风控制器设计 基于AT89C51单片机的号音自动播放器设计 基于单片机的玻璃管加热控制系统设计 中央冷却水温控制系统 电子式热分配表的设计开发 模块化机器人控制器设计 大容量电机的温度保护 ——硬件电路的设计 大容量电机的温度保护——软件设计 煤矿供电系统的保护设计——软件设计 煤矿供电系统的保护设计——硬件电路的设计 基于单片机的无刷直流电机控制系统设计 锅炉汽包水位控制系统 基于MATLAB的调压调速控制系统的仿真研究 基于单片机的鱼用投饵机自动控制系统的设计 基于人工神经网络对谐波鉴幅 空调温度控制单元的设计.

直线检测论文

霍夫变换 是一种特征检测(feature extraction),被广泛应用在 图像分析 (image analysis)、计算机视觉(computer vision)以及数位影像处理(digital image processing)。霍夫变换是用来辨别找出物件中的特征,例如:线条。他的 算法 流程大致如下,给定一个物件、要辨别的形状的种类,算法会在参数空间(parameter space)中执行投票来决定物体的形状,而这是由累加空间(accumulator space)里的局部最大值(local maximum)来决定。 现在广泛使用的霍夫变换是由RichardDuda和PeterHart在公元1972年发明,并称之为广义霍夫变换(generalizedHoughtransform),广义霍夫变换和更早前1962年的PaulHough的专利有关。经典的霍夫变换是侦测图片中的 直线 ,之后,霍夫变换不仅能识别直线,也能够识别任何形状,常见的有圆形、椭圆形。1981年,因为的一篇期刊论文"Generalizing the Hough transform to detect arbitrary shapes",让霍夫变换开始流行于计算机视觉界。

●源图像

●处理后图像

●函数原型 ○c++

○Android

●参数解释 ○image:输入图像:8-bit,灰度图 ○lines:存储线段极坐标的容器,每一条线由具有四个元素的矢量(x_1,y_1, x_2, y_2) 表示,其中,(x_1, y_1)和(x_2, y_2) 是每个检测到的线段的结束点。 ○rho:生成极坐标的像素扫描步长。 ○theta:生成极坐标的角度步长,一般是π/180。 ○threshold:要”检测” 一条直线所需最少的的曲线交点 。 ○minLineLength :默认值0,表示最低线段的长度,比这个设定参数短的线段就不能被显现出来。 ○maxLineGap :默认值0,允许将同一行点与点之间连接起来的最大的距离。

●c++中

●Android中

工程测量被广泛应用于测绘、国土规划、土建工程等多领域,包含普通测量、控制测量、地形测量、海洋测量、大地测量、道路测量、建筑测量、地下工程测量、桥梁工程测量、隧道工程测量等技能的专业技术。下面是我为大家整理的有关工程测量论文 范文 ,供大家参考。

《 工程测量在水电水利工程建设中的作用 》

摘要:工程测量可为水利工程建设提供准确的数据、资料,对水利工程建设具有重要意义,保持水利水电工程的安全运行,为人民生命财产安全提供着技术性的支持,对促进水利水电事业起着至关重要的作用。本文从以下几个方面对工程测量在水电水利工程建设中的重要作用进行了详细论述。

关键词:工程建设;工程测量;测量数据;作用

在水利水电工程中,测量是一项很重要的工作,它贯穿着水利水电工程建设全过程。经过准确、周密的测量后,水利工程可以顺利的按图施工,还可以为施工质量提供重要的技术支持与保障,更是质量检查的主要手段与 方法 。在规划设计水利工程时,需要进行地形资料的收集与整理,要提供提供中、小比例尺的地形图以及相关的信息,在进行建筑物的设计时需要注意,应该提供的是大比例尺地形图。所以,工程建设与工程测量是确保水利工程项目建设,能够取得成功的重要基础与关键。

1水电水利工程建设中工程测量重要性

(1)现今测量作为一门专业技术,以其能够将设备、建筑物等按照大小、形状、位置等不同设计要求在实地进行标定,以及够准确的采集和表示各种地貌及地物的几何信息等显著特点,被广泛应用到了各种工程建设之中。水利工程施工测量是保证工程施工测量过程处于受控状态,并严格按设计图纸、修改通知、技术规范和合同等的具体要求,进行控制测量的作业。通过资料和图纸进行规划和设计,同时选定最为经济、合理的方案,再通过测量与各项工程的施工相配合,并确保设计意图的正确执行。为满足竣工后工程在管理、使用、维修乃至扩建时的需要,还需编绘竣工图。工程测量数据还可为确定水利工程的堤坝高度、设计水利工程中的各项水工建筑等提供依据。

(2)水利工程结构定型的依据即工程测量,工程测量决定了水利工程的设计和定位,可以利用工程测量来确定水利工程基础、诊断水利工程问题,并且是诊断水利工程质量的最重要手段,各种测量数据可尽早的发现水利工程存在的问题,其意义十分重大。施工测量准备工作是保证整个工程施工测量工作顺利进行的重要环节,包括施工图纸的审核,监理单位提供的平面坐标点和高程点的交接及校核,施工测量方案的编制与数据的整理等。测量在高程放样方面可为模板施工提供准确的基准点,能够保证模板施工的平整度以及混凝土施工提供标高控制线,以确保其在施工后和平整度。工程测量可以为工程施工管理提供可靠的资料以及技术支持,并可对水利工程项目混凝土施工中混凝土种类的使用、混凝土厚度等提供精确的数据。

2水电水利工程测量存在的问题

(1)在水利工程建设要达到水利工程项目建设质量不断提升的目标,就需要进行详细的工程测量,并将工程测量的数据予以应用,以消除那些不可预见的因素确保工程质量。水利工程的施工质量对区域性经济发展和居民的生命安全有重要的影响,在水利水电工程建设阶段需要明确各个控制要点,满足工程实际测量体系的具体要求。在水利水电工程开工建设前期的测量工作,必须按照建设单位的建设规模和具体要求,以及按照项目所在地的自然条件和预期目的进行规模设计。否则将会出现测量数据的误差,就有可能导致水利工程在施工过程中出现严重的质量问题,甚至是引发重大的安全事故造成严重的经济损失,同时对社会方面也会增加严重的负面舆情。

(2)主体结构的施工过程中,要重视工程测量对多方面数据确定的影响,要做好水利工程的轴线、坡面的平整度、 渠道 的中线、大型水利工程建筑物垂直度控制以及主体标高控制等项工作,以防止出现、变形、偏位、渗漏等常见病害的发生,造成对水利工程质量的严重伤害,从而使水利工程项目在日常运行过程的安全性能受到影响。还要作好水工建筑物的变形观测,杜绝由于水工建筑物沉降、位移所引起的安全质量事故发生,以确保水利工程安全的稳定性。工程测量对水利水电工程建设有一定的指导性意义,因此需要结合施工工程设计形式的要求,对不同的设计环节进行分析,适应水利水电工程的建设需求。

3工程测量在水电水利工程建设中的管理与应用

(1)工程测量不但广泛的应用于建筑、土地测量等领域,其在水利工程建设也占据着重要的位置。工程测量能够为水利工程建设提供各项数据,可能保证水利工程建设基础的质量,从而确保整个水利工程项目的质量。随着计算机技术的飞速发展以及“互联网+”时代的到来,出现了地面测量、数字化测绘和RS、GIS、3S、GPS等,先进技术设备和集成测绘新技术的深入应用,使水利水电工程测量的手段和方法进行着快速的更新换代,同时也在不断的开拓着服务领域。这些测量方法最大的特点就是可对数据进行修正,能够让测量对象的参数得到及时修正,提升测量数据的精准度和连续性。

(2)在结合实际对测量工作进行合理的安排,有效提升测量精度,推动水利水电工程建设、促进区域经济健康发展的同时,还应该注重加强包括测量技术水平提高、责任意提升等施工管理人员综合能力素养方面的培养,这样有助于在具体的工作中,采取切实有效的 措施 与方法,以确保工程测量的准确性。需对具体管理人员以及施工人员的工程测量意识进行巩固与加强,通过培训等对他们的质量意识和责任意识进行不断完善,使其在工作能够做到按部就班、不出纰漏,按照流程根据施工图纸进行放样,确定控制高程,以为后面的施工奠定基础,从而加强工程质量。

(3)现阶段对大坝水底地形的测量,主要还是技术人员根据卫星定位技术与多波束探测仪之间的紧密配合来进行的。近年来,我国水利水电工程测量研究投入增多,发展很快,进步很大,取得了显著成绩,在此基础之上我们还应注意,要加强管理人员以及施工人员的测量意识,要进一步提高对测量工作的重视度,从而达到各个环节工程测量水平的全面提升。随着测量数据传播与应用的多样化、网络化及社会化和测量数据采集与处理的实时化、自动化及数字化,还有测量数据管理的标准化、规格化与科学化,水利水电工程测量技术一定会有一个辉煌的未来。

4结束语

工程测量精准的观测成果,为水利水电工程质量和人民生命财产的安全提供了坚实的保障。水利工程的规划、设计和施工以及运行管理等各环节、各阶段都离不开测量工作。工程测量工作要不断的 总结 工作 经验 ,提升专业素质,引用、掌握先进测量仪器,以满足不同时期水利水电工程的不同需求。

参考文献:

[1]杨玉平,杨玉华.论工程测量在水利水电工程建设中的重要性[J].江西测绘,2014,(4):53-54+57.

[2]李添萍.浅析水利水电工程质量检测的重要作用[J].青海科技,2010,(4):136-138.

《 建筑工程测量施工放样方法及应用 》

摘要:随着我国经济发展水平的不断提高,建筑行业得到了显著发展,建筑工程测量作为建筑工程的重要组成,在整个建筑施工前期阶段发挥着重要作用,需要不断对工程测量施工放样技术进行改进与创新才能满足建筑项目需求。本文将对建筑工程测量施工的放样方法与应用进行分析,从而表现做好测量放样处理对工程的重要性。

关键词:建筑工程测量施工放样方法技术探讨

建筑工程开展过程中对尺寸与施工范围有着严格要求与控制,这就需要应用测量放样技术,工程测量存在于整个施工阶段,对施工质量与施工开展有重要意义,需要对放样精度与测量结果反复对比,增强测量放样的精度。鉴于测量施工结果是施工依据与参照,一旦放样测量出现误差,将会影响立模、打桩、钢筋混凝土施工方方面面,在施工位置上容易出现偏差,对施工方带来损失。

1建筑工程测量施工放样概述

内涵

施工放样就是按照设计图标注的内容实地定标的过程。此过程需要使用到全站仪、测量仪器等设备,需要明确设计图纸上平面位置与高程,使用测量仪将实地位置标记出来,按照建筑物间几何关系将距离与特征确定出来,得到距离、高程、角度等数据,再结合控制点位置,在实际建筑中将建筑物特征点标定出来。

施工放样的主要方式

(1)平面放样。

施工放样分为平面位置放样与高程放样两种。平面位置放样较为常见的方法有直角坐标法、方向线交法以及交汇法,每一种方法基本操作方法都需要按照长度与角度进行;极坐标法则是使用数学极坐标原理将极轴确定为连线轴,将其中的某一极点作为放样控制坐标,将极点距离与放样极点连线方向到极点的夹角计算出来,将其作为放样参考[1]。通常,放样点距离控制点很近,需要极坐标与其保持120米距离,这样在测量时将更加方便,角度测量可以使用经纬仪或者测距仪,在使用电子测距仪时需要将控制点的距离延长,这样才能使放样作业更加方便、灵活;直角坐标法主要就是保持坐标轴的平行控制线,先沿横坐标放样,再沿控制线方向放样,只需将直角测设出来便可。

(2)高程放样。

几何水准测量法应用时需要先控制高程点,将控制点精度引入到施工范围内,使用方便固定与保存的方法,在水准点的保密上可以使用一次仪器完成高程放样。常规测量方法为:放样点附近到控制点存在高差,此时,需要使用较长钢尺对高程测设。具体施工中需要使用木桩将放样高程固定下来,使用红线对木桩侧面标记,需要结合具体情况注记高程。三角高程测量法:对水平距离与天顶距两点进行观测,将两点的高差计算出来,这种观测方法虽然简单,但受条件限制需对大地控制点高程测量。基本原理为:将地面两点设为a、b,站在a点观测b点标高,将竖向角度设为α,两点水平距离为S0,a点仪器高设为i1,i2作为标高,此时a、b两点间高差表示为:S0tgα,假设地球表面是一个平面结构,能利用上述公式将直线条件计算出来,大地测量时,还需要对地球弯曲与大气垂直折光度充分考虑[2]。为将三角高程测量精度提高,可以使用对向观测法,将两点高差推导出来。

建筑工程总定位放样方法

可以使用经纬仪将放样方向确定下来,再使用钢尺将测量距离,对地势较平坦的地区需要将定向设置在平缓点位置,再使用测距仪完成测量。曲线定位放线也是常用手段,分为直线、圆曲线等,先将圆曲线桩坐标设计出来,再对坐标加密处理,利用公式进一步对坐标测算。

2放样中注意的问题

放样工作中,有很多内容需要注意:首先,在主轴点放样中,可以使用三点交会法、三边测距法,不能仅使用两点测角定点法,需要选择至少三个方向,将校核点设定为第三点。如果使用测角定点,则要在观测时从四个方向出发,丈量好轮廓距离,不管使用哪种放样法,都需要与理论值对比,防止出现误差。在使用光电测距法放样定点式,现场至少选择一个放样点,丈量设计间距时,能够使校核作用增强。如果通过规则图放样使,则首先要考虑的是放样点间的几何关系,并反复检查几何关系,使用方向法放样时,在使用仪器时可以确定至少两个方向,对方位观察看是否合格,如果精度过低或者存在倾斜,要使用天顶距观测法,防止出现校核偏差。

3放样过程中的现场平差

现场平差就是指在现场放样,现场测量存在偏差消除时可以使用现场平差法。比如,在测放某一个方向时,需要先定点倒镜与正镜,最终将两个方向中点方向值确定下来。在建筑施工中,对测量放样精度有较高要求,分为严密性与松散性要求,从建筑物角度看,严密性与构件存在相关性,如果放样存在的误差较大,将使建筑质量降低。而建筑各部分间的联系则能体现松弛关系,这种情况下需要对建筑各部分有深入了解,将三维数据规定确定下来,也可以结合施工具体情况将放样影响度降低[3]。要想更深刻了解放样精度特征,需要使放样保持严密性,多对严密性进行考虑。如果针对松散构件,则要将误差分散开,确保总体工程质量不会受到影响。与现场平差不同的是,不是将误差全部消除,而是将其放样到质量相关的地方,对其进行吸纳。如果是精密性较高的建筑部位,则要从控制主轴线上实施放样工作,不用考虑控制网精度设计,在完成对主轴线测设后,就可以将建筑部位设定为主轴线基础,将主轴为基准才能确保建筑具备严密性,减少测设带来的精度误差,保证测设的严密性。在具体施工中,还能在主轴基础上将误差分散到建筑各个部分,防止误差过于集中。

4防范误差的对策

受多种因素的影响,测量经常出现误差,极大影响到了建筑施工的顺利开展,人员组成、操作以及施工管理都是重要的影响因素,必须切实做好这些内容的管理与防范才能减少误差。要想将测量放样误差减少,首先就要做好测量准备工作,反复校核设计图纸中的数据,并核实总平面数据与坐标,将基础图与平面图轴线位置确定下来,对符号与标高尺寸进行检查,确保各项数据、参数的准确,对总平面布设位置与分段尺寸进行设定,使分段长度与各段长度一致。其次,还要在人员组织分配上尽量选择技术精湛、有高度责任心的施工人员,将这些人员分为5组。在具体测量中,需要准备好测量仪器与工具,并调整好仪器的温度,增强仪器使用的效率与准确性。及时将测量结果记录下来,确保测量的数据能够更加真实、准确,并能在核对中及时发现问题、解决问题,必须经过两个人反复核对以后才能将最终结果确定下来,使用加减相消法能够及时发现错误。针对问题采取科学、有效的定位复测措施,完成定位以后,复测建筑平面几何尺寸与角度坐标,对建筑物图纸设计与标高是否相符进行核对,对建筑方向准确性进行检查,发现存在的问题。质量监督机构要定期对放样操作进行监督,将质量管理检查机构建设起来,采取自检、互检以及复检方法使放样精度得到保证。

5结束语

建筑工程测量施工是一个复杂且漫长的过程,是建筑施工中必不可少的组成,一个环节出现误差或者遗漏就会对整个施工质量造成影响,为施工单位带来损失。为此,加强放样管理,强化放样操作,做好校核平差工作显得非常重要。这有这样,才能将测量误差消除,确保建筑工程质量与测量精度。

参考文献

[1]邓志永,冯显征.建筑施工测量误差分析及对施工放样精度要求的探讨[J].建筑工程技术与设计,2014(22):779-779.

[2]袁俊利.采用传统测量技术进行复杂立交桥工程测量的方法和措施[J].建筑技术,2012,43(9):806-809.

[3]郝安华,贾涛.试论市政道路工程测量放样控制工作的要点与对策[J].商品与质量•建筑与发展,2014(5):

《 地铁工程测量技术及应用 》

摘要:在地铁工程项目中,地铁测绘工作及测量技术是项目建设的基础工作,它不仅贯穿于整个地铁工程建设始终,还对地铁工程质量产生重要影响。本文结合地铁测绘工作的实践经验,分析了常见的地铁工程测量技术,就具体的实践应用进行了分析探讨,以期对相关的地铁工程测绘工作有所启示作用。

关键词:地铁测绘;测量技术;地铁工程

伴随我国经济建设的蓬勃发展,各地城市交通建设也面临着全新的发展局面,作为城市交通的最基础建设之一,地铁工程与百姓生活密切相关,其工程质量自然也备受社会关注。地铁测绘工作是地铁工程的一项重要环节,它贯穿于整个地铁工程,从地铁工程开始筹划直到工程的后续运营,几乎都离不开测绘工作的支持。因此作为工程施工单位,需重视地铁工程测量技术的应用,保证测量的准确性,提高工程建设水平。本文结合具体工程实例,对上述问题进行探析,具有一定的参考价值。

1.地铁工程概述

为方便本次研究分析,本文选取了某地铁工程的具体实践建设作为研究参考对象。工程为某城市的地铁线路,是南北方向的主干线,线路全长约,其中地下线长约,地上线长约,该项工程是解决主城南北客运主流向出行需求的南北主轴线。结合本次地铁工程概述及以往的施工经验,总结本次地铁工程测绘工作和测量技术工作具有以下特点。首先,本次地铁工程项目属于城市地铁线路主干线,对城市交通影响较大;而且地铁项目投资大,工程建设周期长,因此地铁测绘工作要贯穿于整个项目始终,从地铁工程开始筹划直到工程的后续运营,都需要测量技术支持。其次,地铁工程界限规定严格,施工过程中存在的误差都必须受到严格控制,测量技术必须有精确性和可靠性的保障。最后,地铁测量工作必须抓好每一个细节,要通过测量技术的管理提高项目管理质量,对于施工过程中一些关键环节如铺轨基标测量、隧道施工方面测量等,都要做好严格把控,从整体上提高测量技术水平,为地铁工程打下良好的基础。

2.地铁工程测量技术分析

地铁测绘工作贯穿于整个地铁工程建设项目始终,具体包括工程勘测阶段、地铁施工图设计阶段、地铁施工测量阶段、地铁的运营期等几个方面。本文主要从施工阶段对地铁工程测量技术的应用进行分析,具体如下。

测量机器人的应用

测量机器人是本次地铁工程施工阶段的主要测量技术,其具体实质上属于一种智能型电子全站仪,它能够代替人工来进行一系列的测量工作,如自动搜索、跟踪、识别,此外它还能精确照准目标并获取角度、距离、三维坐标以及影像等信息,在实际工程中取得了良好的测量效果。该项技术的测量优势在于测量精度高,智能自动化,自动照准,锁定跟踪,遥控测量及自动调焦等。本次工程测量实例中应用了测量机器人,对于本次地铁工程测量的可靠性和效率都有明显提升,测量精度度高,测量与绘制工作可以一体化进行。在实际工程中发现,测量机器人有着良好的对数据实时分析处理能力,这对于提高本次工程数据处理能力,提升测量精度发挥了重要作用。此外,电子全站仪的应用实现了集成化管理,可以有效确保数据的共享交换,施工放样的质量和效率都大幅提升,安装误差控制在一个很小的范围内。

定向测量

传统的竖井定向测量手段均采用全站仪、垂准仪和陀螺经纬仪联合的方式,而在本次工程的具体实例中,应用了定向测量系统,在隧道盾构的情况下,利用自动化引导系统进行隧道开挖,而且定向测量能够实现实时显示,对于隧道轴线的点偏移值能够及时发现并处理,保证了隧道开挖的可靠性,提高了隧道开挖的精度程度,对于工程中所存在的误差值也能控制在理想的范围内。此外,在本次工程的地下顶管施工过程中,考虑到传统的施工手段技术(即人工测量)费时费力,施工效益低下,因此在本次实际施工中采用了顶管自动引导测量系统,由计算机远程控制测量机器人来自动完成作业,取得了非常理想的施工效果。

断面测量

在本次工程的断面测量上,施工单位综合采取了断面测量系统,该系统的具体内容包括了全站仪、数据采集器、计算机和觇牌等等。在隧道施工中的各个环节上,该断面测量系统取得了良好的实践效果,放样、测量、检测和计算等诸多环节上都没有出现问题。在隧道的初砌和开挖工作中,测量准确性得到了保证,同时测量效率提升,节约了大量的人力物力。本次施工发现,利用断面测量来保证隧道施工的测量工作,一方面可以大大提高施工进度,测量速度有保障;另一方面,在同等的施工时间内,测量精度可以控制在理想范围内,一般精度范围可控制在毫米,测量精准度大大提升。此外在本次施工工程中,还利用到了无反射和全自动棱镜三维断面测量,一方面保证了测量数据采集的高效性,另一方面由于实现了多断面共同测量,且操作简便高效,可靠性强,因此又进一步提高了测量效率。

无棱镜测量的应用

在本次的地铁工程施工中,还涉及到了无棱镜测量机器人的具体应用。该项技术通过辐射测量极坐标的方式,准确并高效地完成了一系列的工测量工作,具体包括了隧道掘进放样、断面测量、围岩净空位移量测等等,测量精确度高,测量效率好。该项测量技术进行了有针对性的创新,在工程中利用计算机自动处理,有效减少了工程成本,测量起来也十分方便。该项测量技术的一个典型特点是把设计图中的地铁相应物体的位置及大小都放到实地中,这种趋近于真实的参考参照,大大提高了本次工程的放样精确程度。此外,施工基坑监测系统能够实现对数据的及时分析管理,对于地铁基坑监测项目也具有非常高的可行性。

地铁施工铺设阶段

在地铁施工铺设阶段,本次施工也采用了测量机器人。该项技术的主要原理是应用到了无线传输技术,通过它将测量数据持续传输到机载计算机,然后再利用计算机实现对地铁铺设的精确控制。通过该项技术在本次工程施工中的应用,施工铺设的安全性与质量都得到了有效保障。同时在铺设精度得到有效控制的前提下,铺设成本大大降低,工程经济效益得到了有效保证。此外在施工路面扫描系统中,测量机器人也有很高的应用价值,可将监测目标分为圆棱镜,无棱镜和反射贴片三种。

竣工测量阶段

在本次项目的地铁工程竣工阶段,也需要进行大量的数据测量,这些测量的数据将作为竣工验收的参考,并做相应好存档工作。这些具体的测量内容包括了地铁结构的平面位置、埋深、线路等诸多方面。通过测量机器人的应用,可以实现对相关建筑物(包括附属结构)的尺寸测量、线路及高程测量等,提升了轨道测量精度,保障了地铁工程测量放样的顺利实现。

总结

综上所述,地铁测绘工作是一项系统且复杂的内容,它贯穿于整个工程始终,并对工程质量提供了强有力的保障。在当前各地城市交通建设不断发展的新时期,地铁工程自然占据了十分重要的位置,相关单位需要在保证工程质量的前提下,加强工程测量管理工作,强化对地铁工程测量技术的研究,保证测量各个环节的质量与水平,确保工程顺利开展并取得良好的综合效益,推动我国地铁交通事业的发展迈向一个新高度。

参考文献:

[1]张铁斌.地铁工程测量技术及应用分析[J].科技展望,2015,09:39.

[2]龚振文,龙晓敏,胡朝英.昆明地铁工程测量技术分析及测绘新技术应用[J].山西建筑,2013,33:208-210.

[3]程栋.地铁工程测量中平面联系测量的应用[J].科技展望,2015,35:35.

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齿轮误差检测论文

1)、齿轮单项几何形状误差测量技术 它采用坐标式几何解析测量法,将齿轮作为一个具有复杂形状的几何实体,在所建立的测量坐标系(直角坐标系、极坐标系或圆柱坐标系)上,按照设计几何参数对齿轮齿面的几何形状偏差进行测量。测量方式主要有两种:离散坐标点测量方式和连续几何轨迹点扫描(如展成)测量方式。所测得的齿轮误差是被测齿轮齿面上被测点的实际位置坐标(实际轨迹或形状)和按设计参数所建立的理想齿轮齿面上相应点的理论位置坐标(理论轨迹或形状)之间的差异,通常也就是和几何坐标式齿轮测量仪器对应测量运动所形成的测量轨迹之间的差异。测量的误差项目是齿轮的单项几何偏差,以齿廓、齿向和齿距等三项基本偏差为主。由于坐标测量技术、传感器技术、计算机技术的发展,尤其是数据处理软件功能的增强,三维齿面形貌偏差、分解齿轮单项几何偏差和频谱分析等误差项目的测量得到了推广。单项几何偏差测量的优点是便于对齿轮(尤其是首件)加工质量进行分析和诊断、对机床加工工艺参数进行再调整;仪器可借助于样板进行校正,实现基准的传递。 2)、齿轮综合误差测量技术 它采用啮合滚动式综合测量法,把齿轮作为一个回转运动的传动元件,在理论安装中心距下,和测量齿轮啮合滚动,测量其综合偏差。综合测量又分为齿轮单面啮合测量,用以检测齿轮的切向综合偏差和单齿切向综合偏差;以及齿轮双面啮合测量,用以检测齿轮的径向综合偏差和单齿径向综合偏差。为了更有效地发挥齿轮双面啮合测量技术的质量监控作用,增加了偏差的频谱分析测量项目;还从径向综合偏差中分解出径向综合螺旋角偏差和径向综合齿向锥度偏差。这是齿轮径向综合测量技术中的一个新发展。综合运动偏差测量的优点是测量速度快,适合批量产品的质量终检,便于对齿轮加工工艺过程进行及时监控。仪器可借助于标准元件(如标准齿轮)进行校验,实现基准的传递。上述两项测量技术基于传统的齿轮精度理论,然而随着对齿轮质量检测要求的不断增加和提高,这些传统的齿轮测量技术也在不断细化、丰富、更新、提高。 3)、齿轮整体误差测量技术 它所基于的齿轮整体误差理论,是由我国机床工具行业、尤其是成都工具研究所的科研技术人员共同努力创建和不断完善的一种新型齿轮测量理论。把齿轮作为一个用于实现传动功能的几何实体,或采用坐标式几何解析法对其单项几何精度进行测量,并按齿轮啮合传动顺序和位置,集成为一条“静态”齿轮整体误差曲线;或按单面啮合综合测量方式,使用特殊测量齿轮,采用滚动点扫描测量法对其进行测量,得到齿轮“运动”整体误差曲线。上述两种齿轮整体误差曲线,经过运算和数据处理,都可以得到齿轮综合运动偏差、各单项几何偏差、三维齿面形貌偏差,以及接触区状态,从而能更全面、准确的评定齿轮质量和齿轮加工工艺的分析和诊断。齿轮整体误差测量技术是对传统齿轮测量技术的继承和发展。尤其是采用单面啮合、滚动点扫描测量的齿轮整体误差测量技术更具有测量信息丰富、测量速度快、测量精度更接近使用状态的特点,特别适合批量产品齿轮精度的检测与质量的控制。在汽车齿轮要求100%全部检测的态势下,这种由我国首先开发出来的齿轮整体误差测量技术得到了重视和推广,其中,成都工具研究所开发的锥齿轮整体误差测量技术曾于90年代转让给德国KLINGELNBERG公司。德国FRENCO公司推向市场的齿轮单面啮合滚动点扫描测量仪器,采用了完全类同的技术。 当前齿轮制造业的一个发展趋势,是将齿轮测量技术和齿轮设计、加工制造进行集成,实现齿轮制造信息的融合及CAD/CAM/CAT的集成,从而构建一个先进的齿轮闭环制造系统(由于通常由数字化信息来实现,可称为数字化闭环制造系统)。美国GLEASON和德国KLINGELNBERG开发的锥齿轮闭环制造技术和系统是个典型实例。 此外,在仪器测量形态和检测系统方面,现代齿轮测量技术还有如下的进展。 4)、齿轮在机测量技术 该技术有了较快的发展,是一个重要发展趋势。直接将齿轮测量装置集成于齿轮加工机床,齿轮试切或加工后不用拆卸,立即在机床上进行在机测量,根据测量结果对机床(或滚轮)参数及时调整修正(主要针对磨齿)。这对于成形磨齿加工和大齿轮磨齿加工而言,在提高生产效率、降低成本方面,尤其具有重要意义。德国KAPP厂的数控磨齿机就是一个典型代表。CNC齿轮加工机床的迅速发展,为推动齿轮在机测量技术的应用和发展提供了可靠的工作平台。 由于对大批量生产的汽车轿车齿轮质量要求的提高,齿轮在线测量分选技术的应用已是必不可少。上海汽车齿轮厂首次从美国ITW公司引进了该项技术和相应仪器装备,取得了预期效果,据称还将陆续购进该类检测仪器。 5)、齿轮激光测量技术 通常是指在齿轮的几何尺寸和形状位置精度的测量中,采用了激光技术,包括采用激光测长系统(如采用双频激光干涉仪作为齿轮测量仪器的长度基准或传感器)、激光测量头系统(如采用非接触点反射式激光测量头作为齿轮误差的检测传感器)、以及激光全息式齿轮测量系统(如采用激光全息技术对齿轮的齿面几何形状误差进行测量的系统)等。由于激光是长度溯源基准,不少高精度齿轮计量系统或齿轮测量基准仪器,采用激光测量系统作为其长度坐标测量系统。美国FELLOWS厂70年代开发的MICROLOG60就是一个实例。加拿大温莎精密测量仪器厂在80年代初生产的齿轮测量仪器就采用了非接触点反射式激光测量头,可用于测量塑料制成的软齿面齿轮。齿轮激光测量技术在日本倍受重视,并逐步完善成为产品推向市场。日本AMTEC公司的G3齿轮测量系统,采用的是CONO激光测量头,齿轮回转,测头位置相应变化,测出齿轮的截面形状。大阪精机开发的激光齿轮测量仪,采用激光全息技术,用光干涉法对被测齿轮的全齿面形状进行精度测量。

齿轮是依靠齿的啮合传递扭矩的轮状机械零件,通过与其它齿状机械零件传动,可实现改变转速与扭矩、改变运动方向和改变运动形式等功能。由于传动效率高、传动比准确、功率范围大等优点,齿轮机构在工业中广泛使用,其设计与制造水平直接影响到工业设备的质量。下面简单介绍下高精度齿轮的制造工艺误差的产生原因和解决方案:一、齿轮切削工艺步骤(1)齿坯的制作由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布均匀性,而这与切齿时采用的定位基准(孔和端面)的精度有着直接的关系,所以这个阶段主要是为下一阶段齿形准备精基准,使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。(2)齿形的切削在这个阶段中切削出能满足齿形的最后精工所要求的齿形精度,所以这个阶段是保证齿轮精度的关键阶段,应予以特别注意。(3)齿轮的热处理阶段在这个阶段中主要对齿面的淬火处理,修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形,进一步提高齿形精度和降低表面粗糙度,使之达到最终的精度要求。二、常见的齿轮误差分析(1)齿圈径向跳动误差齿圈径向跳动是指在齿轮一转范围内,轮齿齿圈相对于轴中心线的偏心,这种偏心是由于在安装零件时,零件的两中心孔与操作台的回转中心安装不重合或偏差太大而引起。或因顶尖和顶尖孔制造不良,使定位面接触不好造成偏心,所以齿圈径跳主要应从以上原因分析解决。(2)公法线长度误差公法线长度变动是反映齿轮牙齿分布不均匀的最大误差,这个误差主要是滚齿机操作台蜗轮副回转精度不均匀造成的,还有滚齿机操作台圆形导轨磨损、分度蜗轮与操作台圆形导轨不同轴造成,再者分齿挂轮齿面有严重磕碰或挂轮时咬合太松或太紧也会影响公法线变动超差。(3)齿形误差分析齿形误差是指在齿形切削部分内,包容实际齿形廓线的两理想齿形(渐开线)廓线间的法向距离。在实际切削过程中不可能获得完全正确的渐开线齿形,总是存在各种误差,从而影响传动的平稳性。齿形误差主要是滚刀齿形误差决定的,滚刀刃磨质量不好很容易出现齿形误差。(4)齿向误差分析齿向误差的主要原因是机床、刀架的垂直进给方向与零件轴线有偏移,或上尾座顶尖中心与操作台回转中心不一致,还有滚切斜齿轮时,差动挂轮计算误差大,差动传动链齿轮制造和调整误差太大。(5)齿面粗糙度分析齿面粗糙度不好一般有几种现象:发纹、啃齿、鱼磷、撕裂。引起齿面粗糙度差的主要原因有以下几方面:机床、刀具、工件系统整体刚性不足、间隙大;滚刀和工件相对位置发生变化;滚刀刃磨不当、零件材质不均匀;切削参数选择不合适等。三、齿轮切削误差工艺改进(1)定位基准的确定定位基准的精度对齿形精度有直接的影响。轴类齿轮的齿形一般选择顶尖孔定位,某些大模数的轴类齿轮多选择齿轮轴颈和一端面定位。(2)齿端的工艺齿轮的齿端有倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺等,倒圆、倒尖后的齿轮,沿轴向滑动时容易进入啮合。倒棱可去除齿端的锐边,这些锐边经渗碳淬火后很脆,在齿轮传动中易崩裂。(3)精基准修正齿轮淬火后基准孔产生变形,为保证齿形精加工质量对基准孔必须给予修正。对外径定心的花键孔齿轮,通常用花键推刀修正,采用加长推刀前引导来防止歪斜。四、精密齿轮切削油的选用(1)硅钢是比较容易切削的材料,一般为了工件成品的易清洗性,在防止毛刺产生的前提下会选用低粘度的齿轮切削油。(2)碳钢在选用齿轮切削油时应根据难易及脱脂条件来决定较佳粘度。(3)镀锌钢因为和氯系添加剂会发生化学反应,所以在选用齿轮切削油时应注意可能发生白锈的问题,而使用硫型专用齿轮切削油可以避免生锈问题,但加工后应尽早脱脂。(4)不锈钢一般使用含有硫氯复合型添加剂的齿轮切削油,在保证极压性能的同时,避免工件出现毛刺、破裂等问题。

浅谈齿轮强度设计几个问题的探讨论文

0 引言

齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一。公元前300 多年,古希腊哲学家亚里士多德在《机械问题》中,就阐述了用青铜或铸铁齿轮传递旋转运动的问题。17 世纪末到18 世纪初,人们开始对齿轮的强度问题进行研究。欧洲工业革命以后,齿轮技术得到高速发展,齿轮传动在机械传动及整个机械领域中的应用极其广泛。齿轮设计成为机械设计中重要的设计内容之一。目前国际上比较常见的有关齿轮强度设计公式,除了我国的国家标准( GB) 有关齿轮强度的计算方法以外主要有: 国际标准化组织( ISO) 计算方法; 美国齿轮制造商协会( AGMA) 标准计算方法;德国工业标准( DIN) 计算方法; 日本齿轮工业会( JGMA)计算方法; 英国BS 计算方法等。作者在从事机械设计特别对齿轮设计的教学中,发现不少地方的知识点描述比较简单,不容易理解,为此,在文中对齿轮设计的几个问题如齿轮的失效方式、齿轮强度设计的历史、现状进行了深入分析,探讨我国齿轮强度设计的历史来源以及在齿轮设计中的一些困惑。通过深入的分析,有助于大家更好地理解齿轮设计公式的意义和来龙去脉。

1 齿轮失效方式的探讨

齿轮在传动过程中会出现各种形式的失效,甚至丧失传动能力。齿轮传动的失效方式与齿轮的材料、热处理方式、润滑条件、载荷大小、载荷变化规律以及转动速度等有关。人们对齿轮失效的认识是一个发展的过程。18 世纪中叶人们就开始对齿轮的失效进行研究。对齿轮摩擦磨损、点蚀形成和齿面胶合有了初步的认识。1928 年,白金汉发表了有关齿轮磨损的论文,并将齿面失效分为点蚀、磨粒磨损、胶合、剥落、擦伤和咬死等6 种失效形式。1939 年,Rideout 将齿轮损伤分为正常磨损、点蚀、剥落、胶合、擦伤、切伤、滚轧和锤击等8 种形式。1953 年Borsoff 和Sorem 将齿轮损伤分为6 类。1967 年尼曼根据大量试验,对渐开线齿轮的4 种失效形式画出了承载能力的限制关系图,并指出当齿轮转速较低时,影响软齿面齿轮承载能力的主要因素是点蚀,影响硬齿面齿轮承载能力的是断齿; 而对于高速重载传动齿轮,影响因素往往是胶合。自上世纪50 年代以来,一些国家以标准的形式对齿轮损伤形式进行分类,对名词术语、表现特征、引发原因等都有规定。如1951 年美国将齿轮损伤分为两大类,一类是齿面损坏,包括磨损、塑性变形、胶合、表面疲劳等,另一类是轮齿的折断。前一大类齿面损坏是齿轮作为高副由于摩擦学原因而引起的表面损伤; 后一大类轮齿的折断是轮齿作为受力构件由于体积强度不够而发生的破坏。1968 年奥地利国家标准规定了齿轮损伤的名词术语。

1983 年,我国颁布了齿轮轮齿损伤的术语、特征和原因国家标准( GB /T3481 - 83) ,将齿轮损伤形式分为5 大类,即磨损、齿面疲劳( 包括点蚀和剥落) 、塑性变形、轮齿折断和其他损伤,共26 种失效形式。1997 年,我国颁布了对GB/T3481 - 1983 修订的GB/T3481 -1997 国家标准。目前我国在大多数的机械设计教材和机械设计手册中齿轮失效方式都进行了简化,一般分为5 大类,即轮齿折断、齿面疲劳点蚀、齿面胶合、齿面磨损和塑性变形。

2 齿轮强度设计的探讨

2. 1 轮齿弯曲强度计算

1785 年,英国瓦特提出了齿根弯曲强度的计算方法,把轮齿看成为矩形截面的板状悬臂梁,随后出现多种弯曲强度计算公式。1893年,路易斯发表了轮齿弯曲强度计算式,而且用内切抛物线法找齿轮的危险截面,这一方法称为“抛物线法”[12],如图1 所示。路易斯以载荷作用于齿顶推导出齿根弯曲应力公式,但是对于重合度大于1 小于2 的齿轮传动,理论上只有当单对齿啮合时,载荷才全部由一个齿承受。对于重合度大于2 小于3 的足够精密的齿轮,因为同时有2 对以上的齿轮在啮合,其最大弯曲应力的作用点要低。

在此之后,又出现30°切线法、尼曼法、白金汉法等。1980 年, ISO 提出“渐开线圆柱齿轮承载能力的基本原理”( ISO 6336 - 1980) ,公布了轮齿弯曲强度、齿面接触强度的计算方法。

过去,我国的齿轮强度计算方法一直比较混乱,没有统一的标准,对生产、科研以及教学带来诸多问题。于是, 1981 年我国成立了“渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法”国家标准课题组,以ISO6336—1980为根据,开展全面的研究工作。1983 年颁布了渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法的国家标准( GB /T3480—1983) 。

目前,我国有关齿轮弯曲强度的设计公式基本上采用30° 切线法,即作与轮齿对称中心线成30°夹角并与齿根圆角相切的斜线,两切点的连线是齿根危险截面位置。而且以单对齿啮合区的最高点作为最不利载荷作用点,这时产生的弯曲应力最大,如图2 所示。另外,弯曲疲劳强度计算公式中,齿形系数在许多机械设计中只是说明与齿数有关,与模数无关,并未做详细说明,不容易理解。下面对相关问题进行详细分析。如图2 所示,齿根弯曲应力为σF =MW= FnhFcosαFbS2F /6 = 6KFthFcosαFbS2Fcosα= KFtbm6( hFm) cosαF( SFm)2cosα( 1)式中,αF为齿顶圆压力角。令式( 1) 中的YF =6( hFm) cos αF( SFm)2cos α式中,YF称为齿形系数,由路易斯在其轮齿弯曲强度计算式中首次引用。可以看出,YF是与齿轮形状的几何参数有关的一个系数。因为,根据齿轮形成原理,齿数的变化将引起轮齿上hF、SF、aF等参数的变化,由于hF、SF、aF均与齿轮模数成正比,致使齿形系数中的模数可以约去。因此,齿形系数不受模数的影响,而只与齿数有关,齿数越多YF越小,反之YF越大。这就是在机械设计的教材中经常会看到“标准齿轮的齿形系数只与齿数有关而与模数无关”的原因。

2. 2 齿轮压应力对弯曲应力的影响

根据30°切线法及齿轮受力分析。将法向力Fn移至轮齿中线并分解成相互垂直的两个分力,即圆周力Ft和径向力Fr。根据力学理论,Ft使齿根产生弯曲应力为σF,Fr则产生压应力σy。因此齿根危险截面上受到的应力为弯曲和压缩组成的组合应力,并导致齿根两边的应力大小不相等。然而,在相关的机械设计资料中都没有将由于径向力产生的压应力计算在齿轮的弯曲强度计算公式中,而且在大多数的相关教材中都认为: 压应力相对于齿根最大弯曲应力比较小,可以忽略不计。但是压应力到底多少,为什么可以忽略不计,很少有人进行计算,下面对压应力与弯曲应力进行探讨。如图2 中,Ft产生其弯曲应力σF如式( 1) 所示。由Fr产生压应力σy为σy = Fnsin αFbSF( 2)由式( 1) 及式( 2) 可得σyσF= SF6hFtan αF设OD = h',则SF = 2h' tan30°,因此σyσF= tan 30tan αF3h'hF假设标准齿轮模数为m,齿数z。则齿顶圆压力角为cos αF = rbra= zz + 2cos α,由于h'hF< 1,因此,当不考虑h'hF的影响时,σyσF的大小取决于齿轮的齿数。为了便于讨论,取ξ = σyσF称为压应力对弯曲应力的影响系数。则根据计算可以得到ξ 与齿数的对应关系,如图3 所示。可见,压应力对弯曲应力的影响与齿数有关,而模数无关,而且随着齿数的变化而变化,齿数越少其影响越大,反之影响就越小,最终趋于一水平线。最小约为最大弯曲应力的8%,特别当h'hF< 1 时,压应力更小,可以忽略不计。这就是为了简化计算,在计算轮齿弯曲强度时一般只考虑弯曲应力的原因。从图2 可知,弯曲应力分为拉伸侧的拉应力和压缩侧的压应力。实际证明,拉伸侧是危险侧,因拉伸侧的`裂纹扩展速度较大。压缩侧有时虽裂纹出现较早,但发展速度较慢。所以大多数的公式以拉伸侧的应力作为设计时的计算应力。而且根据齿轮弯曲疲劳实验分析证明,考虑弯曲应力、压应力与只考虑弯曲应力的结果,实际上没有多大差别。因此,在齿轮弯曲疲劳强度计算中只考虑弯曲应力。

2. 3 齿面接触疲劳强度计算

图4 赫兹接触应力模型齿面接触疲劳强度计算是针对齿轮齿面疲劳点蚀失效进行计算的强度计算。1881 年,赫兹提出两个圆柱体接触时接触面上载荷分布公式,该式作为齿面强度计算的理论基础,如图4 所示。根据赫兹接触应力理论,在载荷作用下接触区产生的最大接触应力为σH = Fnπb·1ρ1± 1ρ21 - μ21E1+ 1 - μ22槡 E2( 3)式中,Fn为作用在圆柱体上的载荷; b 为接触长度;μ1、μ2分别为两圆柱体材料的泊松比; E1、E2为两圆柱体材料的弹性模量。ρ1、ρ2为两圆柱体接触处的半径,式中“+”号用于外接触,“-”号用于内接触。1898 年,拉塞根据法向力应用“压强”原理研究齿面的接触疲劳强度问题。1908 年,奥地利的维德基将赫兹的两个圆柱体的接触应力理论应用于计算轮齿齿面应力,并绘出了沿啮合线最大接触应力变化图。1932 年,英国BS 根据实验数据提出基础表面应力作为齿面强度计算方法。1940 年,美国AGMA 采用齿面强度最重负荷点的接触应力最大值计算方法。

1949 年,白金汉提出节圆上齿面接触应力不超过许用值的计算方法,后来该方法被许多计算方法所采用。1954 年,尼曼采用最大负荷点上滚动压力。至今,我国皆以赫兹公式作为计算齿面接触疲劳强度的理论基础,即以赫兹应力作为点蚀的判断指标。通常令1ρΣ= 1ρ1± 1ρ2,ρΣ称为综合曲率,对于标准齿轮,1ρΣ= 2d1 sin αi ± 1i 。并令式( 3 ) 中的ZE =1π 1 - μ21E1+ 1 - μ22E 槡为弹性影响系数。从而,获得渐开线直齿圆柱齿轮接触疲劳强度的基本公式为σH = ZEZH2KT1bd21i ± 1槡 i #[ σ ] H( 4) 式中,ZH = 2槡sin αcos α,称为区域系数,对于压力角α= 20°的标准齿轮,ZH≈2. 5。在机械设计手册或机械设计教材中,有关齿轮接触疲劳强度公式有很多版本,其中最常见的是将一对钢制标准齿轮齿面接触强度校核公式进行简化,取钢制齿轮的E1 = E2 =2. 06 ×105MPa,μ1 =μ2 =0. 3,便获得机械设计中常用的校核公式。σH = 671 KT1bd21i ± 1槡 i ≤[ σ ] H( 5)

2. 4 齿面胶合强度计算

齿轮另外一个常见的失效是齿面胶合。有关齿轮胶合比较统一的说法是: 相互啮合的两金属齿面,在一定的压力下直接接触发生黏着,同时又随着齿面运动而使金属从齿面上撕落而引起的黏着磨损现象。胶合分为冷胶合和热胶合。对于高速重载的齿轮传动,齿面瞬时温度较高,相对滑动速度较大,则容易发生热胶合。对于低速重载的重型齿轮传动,由于齿面间压力过大,导致齿面油膜被破坏,尽管齿面温度不高,但也容易产生胶合,称为冷胶合。

对于齿轮齿面胶合强度计算的研究,目前主要基于两种理论,一是基于Pv 值( 压力与速度的乘积) 或PTv ( T 为啮合点到节点的距离) 值作为计算胶合的指标。另一种是以齿面温度作为判定胶合的准则的布洛克算法。1975 年,温特提出积分温度法。现在ISO 的标准中主要以这两种方法为主。2003年,我国颁布“圆柱齿轮、锥齿轮和准双曲面齿轮胶合承载能力计算方法”国家标准( GB - Z 6413. 1 - 2003和GB - Z 6413. 2 - 2003)。该标准等同采用了ISO/TR 13989 - 2000“圆柱齿轮、锥齿轮和准双曲面齿轮胶合承载能力计算方法”。曾经有人试图以按弹性流体动力润滑理论计算齿面间的油膜厚度作为胶合的评判依据。

我国多数的机械设计教材中齿轮强度设计一般只提供齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度两种计算方法,并未提供有关齿面胶合的强度计算公式。

3 结束语

文中分别对机械设计教学中有关齿轮的强度设计问题进行了分析和探讨,详细解读我国齿轮强度设计的历史沿革及现状,以及齿轮强度设计计算过程中让人困惑的问题及解决方法。研究指出,在齿轮弯曲疲劳强度的计算中,压应力对弯曲应力的影响是有限的,一般可忽略不计,只有当需要精确计算时,应当考虑其影响。论文的研究可以帮助齿轮设计人员和学生更好地理解齿轮设计中的相关内容,为将来从事机械设计工作打下良好的基础。

论文检测差异度

一、论文检测相似度低于多少才算合格?1、对于本科、硕士以及博士毕业生,他们对毕业论文重复率的要求是不一样的。一般对于本科毕业论文,相似度要保持在20%以下,而对于硕士毕业论文,相似度要控制在15%以内,而对于博士生,要求就更高了,需要在10%甚至5%以内。2、除了上面提到的论文,还有发表论文的期刊。这类论文对相似度也有严格的要求。如果是一般期刊,相似度一般在20% ~ 30%以下,而核心期刊的要求会更高,一般在5% ~ 10%以下。二、如何降低论文的相似度1、论文检测系统通常会抄袭13个连续单词相同的判断位,所以写论文的时候要尽量避免这种情况。2、对于相同词语的表达,建议用同义词来代替,如变损害为破坏,变原理为基本思想等。这也是一种比较简单的降低论文相似度的方法。3、我们必须注意引用参考文献的格式。如果格式不正确,论文检测系统也会将参考文献纳入检测范畴,必然会增加论文的相似度。所以这部分一定要注意。

每个论文查重品牌所使用的数据库以及论文检测算法都是存在差异的,因为不同的论文查重系统所收录的文献都是不同的,并且论文查重系统数据的资源也会不定期的进行更新,因此使用不同的论文查重系统时,查重检测出来的结果,自然是不一样的。就算是同一篇论文,在不同时间检测出来的结果都是不一样,更何况是不同的论文查重平台。除了论文查重系统的数据库不同之外,还有一个就是收费标准的不同。甚至还有很多查重系统打着免费的幌子来收取更多的费用,像有些系统,初期检测时完全是免费的,等要下载检测报告的时候就要收费了,这里也不是说所有的免费检测系统都不好,像Paper Time,这是大家比较常用一个免费论文查重软件,建议大家在初中期时使用,然后定稿的时候在知网查,这样即花不了多少钱,还能保证效果。

一、本科毕业论文1、查重率≦30%,毕业论文合格,可以申请毕业论文答辩;2、查重率<10%,可以申请评定校级优秀论文;3、查重率<15%,可以申请评定院级优秀论文;4、30%<查重率<50%,查重检测不合格,给予修改时间至少为一周,修改后查重率<30%为通过,可申请答辩,若仍未通过,则取消答辩资格;5、查重率≧50%,查重检测不合格,由学校组织专家对论文进行学术不端行为的评定,若认定存在严重抄袭行为,则取消答辩资格。二、硕士学位论文1、查重率<10%~15%,学位论文合格,直接送审或答辩;2、15%≦查重率≦30%,去导师处填写硕士研究生学位论文重新检测申请表,申请进行论文修改,时间不超过两天,再检测合格后可参与答辩;3、查重率>30%,学位评定小组将结合核心章节的重复率等因素来确定论文学术不端行为的类型和性质,必须认真修改论文并延期半年才能填写重新检测申请表,查重通过后申请答辩,严重的直接取消答辩资格。三、博士学位论文1、查重率<5%~10%,直接送审或答辩;2、查重率>20%,由学位评定小组结合核心章节的重复率等处理意见,确定论文学术不端的类型和性质,延期半年至一年申请修改通过后才能答辩,情节严重者取消答辩资格。四、职称期刊论文1、初级职称论文查重率<30%为合格;2、中级/省级职称论文查重率<25%为合格;3、高级/国家级职称论文查重率<20%为合格;4、高级/核心期刊职称论文查重率<8%-15%为合格。

每年3月到7月一定很忙。对于毕业论文来说,最重要的是查重。很多论文不及格的主要原因是查重率达不到标准。为了方便毕业生了解查重,我们paperfree小编来解释一下论文查重相似度多少为合理? 论文查重相似度低于20%是合理的。论文查重相似度是衡量论文是否符合标准的唯一标准。高校本科论文查重相似度低于20%,硕士论文查重相似度低于15%,博士论文查重相似度低于10%。目前,毕业论文查重重算的规则也存在误差。不同论文查重系统的查重原则不同,相应的毕业论文重复判断也不同。 内部查重系统是社会上绝大多数论文用户会选择的论文查重系统。对于很多本科院校来说,也是论文查重的首选。根据字符数对论文查重的重复判断规则,会对论文内容进行分段检测,根据一句话连续超过13个字符重复判断论文重复或抄袭,计算论文查重率。因此,对于内部查重系统来说,论文重复是根据13个字符数来判断的。 论文查重一直是困扰用户通过论文审核的难点。每年都有很多毕业生因为论文查重失败而延迟毕业,影响后期发展。因此,对于论文用户来说,有必要了解论文查重的注意事项。

霍夫直线检测的论文

霍夫变换 是一种特征检测(feature extraction),被广泛应用在 图像分析 (image analysis)、计算机视觉(computer vision)以及数位影像处理(digital image processing)。霍夫变换是用来辨别找出物件中的特征,例如:线条。他的 算法 流程大致如下,给定一个物件、要辨别的形状的种类,算法会在参数空间(parameter space)中执行投票来决定物体的形状,而这是由累加空间(accumulator space)里的局部最大值(local maximum)来决定。 现在广泛使用的霍夫变换是由RichardDuda和PeterHart在公元1972年发明,并称之为广义霍夫变换(generalizedHoughtransform),广义霍夫变换和更早前1962年的PaulHough的专利有关。经典的霍夫变换是侦测图片中的 直线 ,之后,霍夫变换不仅能识别直线,也能够识别任何形状,常见的有圆形、椭圆形。1981年,因为的一篇期刊论文"Generalizing the Hough transform to detect arbitrary shapes",让霍夫变换开始流行于计算机视觉界。

●源图像

●处理后图像

●函数原型 ○c++

○Android

●参数解释 ○image:输入图像:8-bit,灰度图 ○lines:存储线段极坐标的容器,每一条线由具有四个元素的矢量(x_1,y_1, x_2, y_2) 表示,其中,(x_1, y_1)和(x_2, y_2) 是每个检测到的线段的结束点。 ○rho:生成极坐标的像素扫描步长。 ○theta:生成极坐标的角度步长,一般是π/180。 ○threshold:要”检测” 一条直线所需最少的的曲线交点 。 ○minLineLength :默认值0,表示最低线段的长度,比这个设定参数短的线段就不能被显现出来。 ○maxLineGap :默认值0,允许将同一行点与点之间连接起来的最大的距离。

●c++中

●Android中

霍夫变换(Hough Transform)是图像处理领域中,从图像中识别几何形状的基本方法之一。主要识别具有某些相同特征的几何形状,例如直线,圆形,本篇博客的目标就是从黑白图像中识别出直线。

翻阅霍夫直线变换的原理时候,橡皮擦觉得原理部分需要先略过,否则很容易在这个地方陷进去,但是问题来了,这个原理略过了,直接应用函数,里面有些参数竟然看不懂。例如极坐标,角度扫描范围,这种函数就属于绕不过去的知识点了,所以本文转移方向,死磕原理,下面的博文将语无伦次的为你展示如何学习原理知识。

因为数学知识的贫乏,所以在学习阶段会涉及到很多基础概念的学习,一起来吧。

首先找到相对官方的资料,打开该 地址

下面是一个数学小白对原理的学习经验。

教材说:众所周知,一条直线在图像二维空间可由两个变量表示。

抱歉,小白还真不知道……即使学习过,这些年也早已经还给老师了。

一开始难道要学习笛卡尔坐标系,不,你低估小白的能力了,我第一个查询的是 θ 读作 西塔 ,是一个希腊字母。

什么是笛卡尔坐标系?

这个比较简单,直角坐标系。

斜率和截距

斜率,亦称“角系数”,表示一条直线相对于横坐标轴的倾斜程度。

一条直线与某平面直角坐标系横坐标轴正半轴方向的夹角的正切值即该直线相对于该坐标系的斜率。

如果直线与 x 轴互相垂直,直角的正切直无穷大,故此直线不存在斜率。 对于一次函数 y=kx+b , k 就是该函数图像的斜率。

在学习的时候,也学到如下内容:

截距:对 x 的截距就是 y=0 时, x 的值,对 y 的截距就是 x=0 时, y 的值, 截距就是直线与坐标轴的交点的横(纵)坐标。 x 截距为 a , y 截距 b ,截距式就是: x/a+y/b=1(a≠0且b≠0) 。

斜率:对于任意函数上任意一点,其斜率等于其切线与 x 轴正方向所成的角,即 k=tanα 。 ax+by+c=0中,k=-a/b 。

什么是极坐标系?

关于极坐标系,打开 百度百科 学习一下即可。

重点学到下面这个结论就行:

找资料的时候,发现一个解释的比较清楚的 博客 ,后续可以继续学习使用。

继续阅读资料,看到如下所示的图,这个图也出现在了很多解释原理的博客里面,但是图下面写了一句话

在这里直接蒙掉了,怎么就表示成极坐标系了?上面这个公式依旧是笛卡尔坐标系表示直线的方式呀,只是把 k 和 b 的值给替换掉了。

为何是这样的,具体原因可以参照下图。

chou 图

继续寻找关于霍夫变换的资料,找到一个新的概念 霍夫空间 。

在笛卡尔坐标系中,一条直线可以用公式 表示,其中 k 和 b 是参数,表示的是斜率和截距。

接下来将方程改写为 ,这时就建立了一个基于 k - b 的笛卡尔坐标系。

此时这个新的方程在 k - b 坐标系也有一个新的直线。

你可以在纸上画出这两个方程对应的线和点,如下图所示即可。

chou 图

新的 k - b 坐标系就叫做霍夫空间,这时得到一个结论,图像空间 x - y 中的点 对应了 霍夫空间 k - b 中的一条直线 ,即图像空间的点与霍夫空间的直线发生了对应关系。

如果在图像空间 x - y 中在增加一个点 ,那相应的该点在霍夫空间也会产生相同的点与线的对应关系,并且 A 点与 B 点产生的直线会在霍夫空间相交于一个点。而这个点的坐标值 就是直线 AB 的参数。

如果到这里你掌握了,这个性质就为我们解决直线检测提供了方法,只需要把图像空间的直线对应到霍夫空间的点,然后统计交点就可以达到目的,例如图像空间中有 3 条直线,那对应到霍夫空间就会有 3 个峰值点。

遍历图像空间中的所有点,将点转换到霍夫空间,形成大量直线,然后统计出直线交会的点,每个点的坐标都是图像空间直线方程参数,这时就能得到图像空间的直线了。

上述的内容没有问题,但是存在一种情况是,当直线趋近于垂直时,斜率 k 会趋近于无穷大,这时就没有办法转换了,解决办法是使用法线来表示直线。

上文提及的斜截式如下:

通过第二个公式,可以得到下述公式:

此时,我们可以带入一些数值进行转换。

图像空间有如下的几个点:

转换后的函数,都可以在霍夫空间 θ - ρ (横坐标是 θ ,纵坐标是 ρ )进行表示。

原理这时就比较清晰了:

除了一些数学知识以外,经典的博客我们也有必要记录一下,方便后面学习的时候,进行复盘。

本部分用于记录本文中提及的相关数学原理,后续还要逐步埋坑。

今天涉及了一点点数学知识,能力限制,大家一起学习,有错误的地方,可以在评论区指出,不胜感激。

希望今天的 1 个小时(今天内容有点多,不一定可以看完),你有所收获,我们下篇博客见~

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技术专栏

逗趣程序员

对于圆检测,许多研究人员已经运用参数分解和/或圆的一些几何性质,搞出了霍夫变换的变体以减少计算的复杂性。Yuen等人在1990年的论文中已经对圆的识别的集中霍夫变换的技术进行了比较研究。以参数分解为基础的方法通常是先检测圆心,然后确定半径。这样做的特点的其中之一是圆上一点的方向向量经过圆心(Davies, 1987a; Illingworth and Kittler, 1987). 叶等人在1992年的论文中用到一个性质:圆上两点的切线平行,那么这两点就是圆的直径的两个端点。上述方法需要有对干扰因素十分敏感的边缘等级线的梯度的信息(Davies, 1987b). 干扰因素对边的方向的作用通常要比对边的位置的作用大。不使用边缘方向信息的几种途径包括:陈和Siu(1990)提出了基于水平和垂直弦的中分线的快速椭圆检测法。同样,Ho和陈(1995)提出了一种使用全局几何对称性的快速检测圆的算法,通过水平和垂直对称轴计算出圆心。Sheu等人在1997年的论文中,在整个过程中运用了对称轴的信息来计算所有五个参数。 Goneid等人在1997年的论文中使用一维数组创建了弦的中分线法。Davies(1999)研究了一个用于椭圆的快速精确定位的简单的弦的中垂线法。 Ioannou 等人(1999年)的方法是基于垂径定理。Lei和王(1999)发现了对称轴,继而发现了几对交点是圆心的可选值的正交轴。其缺点是图像中的直线会让对称轴的检测更复杂。

随着人工智能的热度上升,图像识别这一分领域也渐渐被人们所关注。图像识别中最贴近我们生活的可能就是 OCR 技术了。可能很多同学还不知道什么是 OCR。我们先来看下 OCR 的定义:

今天就来简单分析下 OCR 技术的原理,不会涉及具体的算法讲解和推导,毕竟每一个算法都能占很长的篇幅,每一个算法都能重新开一篇来写。

从整体上来说,OCR一般分为两个大步骤:图像处理以及文字识别。

识别文字前,我们要对原始图片进行预处理,以便后续的特征提取和学习。这个过程通常包含:灰度化、二值化、降噪、倾斜矫正、文字切分等子步骤。每一个步骤都涉及了不同的算法。我们以下面这张原始图片为例,进行每个步骤的讲解。

灰度化(gray processing),在RGB模型中,如果R=G=B时,则彩色表示一种灰度颜色,其中R=G=B的值叫灰度值,因此,灰度图像每个像素只需一个字节存放灰度值(又称强度值、亮度值),灰度范围为0-255。说通俗一点,就是将一张彩色图片变为黑白图片。

灰度化一般有分量法、最大值法、平均值法、加权平均法四种方法对彩色图像进行灰度化。

一幅图像包括目标物体、背景还有噪声,要想从多值的数字图像中直接提取出目标物体,最常用的方法就是设定一个阈值T,用T将图像的数据分成两部分:大于T的像素群和小于T的像素群。这是研究灰度变换的最特殊的方法,称为图像的二值化(binaryzation)。

二值化的黑白图片不包含灰色,只有纯白和纯黑两种颜色。

二值化里最重要的就是阈值的选取,一般分为固定阈值和自适应阈值。 比较常用的二值化方法则有:双峰法、P参数法、迭代法和OTSU法等。

现实中的数字图像在数字化和传输过程中常受到成像设备与外部环境噪声干扰等影响,称为含噪图像或噪声图像。减少数字图像中噪声的过程称为图像降噪(Image Denoising)。

图像中噪声的来源有许多种,这些噪声来源于图像采集、传输、压缩等各个方面。噪声的种类也各不相同,比如椒盐噪声,高斯噪声等,针对不同的噪声有不同的处理算法。

在上一步得到的图像中可以看到很多零星的小黑点,这就是图像中的噪声,会极大干扰到我们程序对于图片的切割和识别,因此我们需要降噪处理。降噪在这个阶段非常重要,降噪算法的好坏对特征提取的影响很大。

图像降噪的方法一般有均值滤波器、自适应维纳滤波器、中值滤波器、形态学噪声滤除器、小波去噪等。

对于用户而言,拍照的时候不可能绝对的水平,所以,我们需要通过程序将图像做旋转处理,来找一个认为最可能水平的位置,这样切出来的图,才有可能是最好的一个效果。

倾斜矫正最常用的方法是霍夫变换,其原理是将图片进行膨胀处理,将断续的文字连成一条直线,便于直线检测。计算出直线的角度后就可以利用旋转算法,将倾斜图片矫正到水平位置。

对于一段多行文本来讲,文字切分包含了行切分与字符切分两个步骤, 倾斜矫正 是文字切分的前提。我们将 倾斜矫正 后的文字投影到 Y轴,并将所有值累加,这样就能得到一个在y轴上的直方图。

直方图的谷底就是背景,峰值则是前景(文字)所在的区域。于是我们就将每行文字的位置给识别出来了。

字符切分和行切分类似,只是这次我们要将每行文字投影到 X轴。

但要注意的是,同一行的两个字符往往挨的比较紧,有些时候会出现垂直方向上的重叠,投影的时候将他们认为是一个字符,从而造成切割的时候出错(多出现在英文字符);也有些时候同一个字符的左右结构在X轴的投影存在一个小间隙,切割的时候误把一个字符切分为两个字符(多出现在中文字符)。所以相较于行切分,字符切分更难。

对于这种情况,我们可以预先设定一个字符宽度的期望值,切出的字符如果投影超出期望值太大,则认为是两个字符;如果远远小于这个期望值,则忽略这个间隙,把间隙左右的“字符”合成一个字符来识别。

预处理完毕后,就到了文字识别的阶段。这个阶段会涉及一些人工智能方面的知识,比较抽象,没法用图片表达,我尽量讲得简单易懂一些。

特征是用来识别文字的关键信息,每个不同的文字都能通过特征来和其他文字进行区分。对于数字和英文字母来说,这个特征提取是比较容易的,总共就 10 + 26 x 2 = 52 个字符,而且都是小字符集。对于汉字来说,特征提取的难度就比较大了,因为首先汉字是大字符集;其次国标中光是最常用的第一级汉字就有3755个;最后汉字结构复杂,形近字多,特征维度就比较大。

在确定了使用何种特征后,还有可能要进行特征降维,这种情况下,如果特征的维数太高,分类器的效率会受到很大的影响,为了提高识别速率,往往就要进行降维,这个过程也很重要,既要降低特征维数,又得使得减少维数后的特征向量还保留了足够的信息量(以区分不同的文字)。

对一个文字图像,提取出特征,丢给分类器,分类器就对其进行分类,告诉你这个特征该识别成哪个文字。分类器的设计就是我们的任务。分类器的设计方法一般有:模板匹配法、判别函数法、神经网络分类法、基于规则推理法等,这里不展开叙述。在进行实际识别前,往往还要对分类器进行训练,这是一个监督学习的过程。成熟的分类器也有很多,有 SVM,CNN 等。

其实就是对于分类器的分类结果进行优化,这一般就要涉及自然语言理解的范畴了。

首先是形近字的处理:举个栗子,“分”和“兮”形近,但是如果遇到“分数”这个词语,就不应该识别为“兮数”,因为“分数”才是一个正常词语。这需要通过语言模型来进行纠正。

其次是对于文字排版的处理:比如一些书籍是分左右两栏的,同一行的左右两栏不属于同一句话,不存在任何语法上的联系。如果按照行切割,就会把左行的末尾和右行的开头连在一起,这是我们不希望看到的,这样的情况需要进行特殊处理。

OCR 的大致原理就是这样。整体上来看,OCR 的步骤繁多,涉及的算法复杂,针对每一个步骤,每一个算法都有许多单独的研究论文,本文无法进行深入探讨。如果从零开始做 OCR,这将是一个浩大的工程。笔者才疏学浅,对于模式识别、机器学习也属于入门阶段,如果有错漏的地方,还请各位斧正。

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