风电主轴热成型过程视觉检测技术试验研究(2)

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3.1 钢板加热过程尺寸测量试验 18

3.2 铝合金板加热过程尺寸测量试验 22

3.3 锻件加热过程尺寸的测量参数提取 25

结论 27

致谢 28

参考文献 29

1 绪论

1.1 课题研究背景

能源是经济与社会发展的基本动力，能源工业面临着经济增长和环境保护的双重压力，可再生能源的开发利用是全球21世纪能源发展的基本选择，风力发电既能有效地利用自然资源，又保护自然环境，还解决了偏远地区人们的用电需求[ ]。风力发电机主轴是风力发电机组的主要部件之一，在世界范围各国密切关注开发风能的条件下，风电主轴制造具有巨大的市场。风力发电机主轴的生产工艺路线为:炼钢—锻造—锻后热处理(正火+回火)—粗加工及超声波探伤—调质热处理—取试及超声波探伤—半精加工及磁粉探伤—表面局部喷涂—精加工—包装发运[ ]。风电主轴工作环境恶劣、技术要求高，对锻造质量要求很高。文献综述

通常把在 10MN 以上液压机或 50kN 锻锤上用钢锭锻造的锻件称为大锻件[ ]，大型铸锻件是国家重大技术装备和重大工程建设所必需的重要基础部件[ ]，比如电力、钢铁、石化、造船、交通、军工、重矿机械、航空航天工业设备，风电主轴属于大锻件的一种，因此研究大锻件在锻造过程高温状态下的主要尺寸，判别其是否达到工艺的要求非常重要。

大锻件具有尺寸大、制造成本高、单件小批量生产等特点，其制造过程是在高温、高压、强烈震动等极端条件下进行的。大型构件锻压的目的主要有两个，一是将铸锭经济地锻制成所需要的形状毛坯，即成型；二是改善金属组织，通过锻造破坏铸锭的铸态组织，使组织均匀化，使晶粒细化，使气孔、疏松、缩孔等缺陷“焊合”。通常大型钢锭都由冶炼车间直接热送到锻压车间。为使缺陷“焊合”，大锻件的锻造一般都在压力很大的水压机上进行，主要采用自由锻工艺。大锻件的生产周期长，工艺连续复杂，材料和能源消耗巨大，成品率的高低决定了锻压工厂的生产水平和经济效益[ ]。对于轴向尺寸较大的锻件，实时的掌握锻件的尺寸信息关系到锻件后续加工余量；在锻压的恶劣工作条件下，锻造质量也需要通过实时在线测量和反馈来加以保证。大锻件需要反馈的信息包括尺寸、温度、内部质量、应力分布等。内部质量的测量可以通过超声波探伤实现，目前国内外的研究主要集中在尺寸和温度信息的在线测量，该测量技术与装置的有无和水平的高低决定了产品的质量和企业的竞争力。我国重型装备制造业的发展对大锻件的需求越来越大，迫切需要高精度的大锻件在线测量装置，以便能实时监测锻件的外形和尺寸，调整锻压设备的工作，有效提高锻造的速度和精度。

到目前为止，我国大部分锻件工厂仍采用简单工具在热态下由人工直接接触测量，如直径在两米以下的轴类锻件一般在距锻件一米处由工人持大卡钳直接测量，为安全着想，一般需要在几秒内测完。大直径的轴类采用量杆测量，根据量杆上的锻件尺寸和刻度，用肉眼在高温下与锻件比较。这种方法虽然简单，不需特殊工具，可直接读取数据，但测量结果不能反映锻件的实际形状，测量精度较低，劳动环境恶劣，测量的数据不够全面。基于此现状，提出了非接触测量。双目视觉是一种应用广泛的非接触测量技术，测量速度快，精度较高，可以实时在线测量。双目视觉测量广泛应用于目标识别与定位、产品检验、机器人导航，图像三维重建与分析等领域[ ]。来~自^751论+文.网www.751com.cn/