作者单位
摘要
1 西安交通大学 机械工程学院 机械制造系统工程国家重点实验室,陕西西安70049
2 新拓三维技术(深圳)有限公司 创新实验室,广东深圳518060
3 中国航发四川燃气涡轮研究院 强度传动试验研究室,四川绵阳621000
为了解决航空发动机机匣性能试验中双目DIC变形测量偏差难以全场、精确量化的问题,提出了一种系统、全面的DIC测量数据与有限元仿真数据之间的映射方法。首先,采用FPFH特征和ICP算法精确配准两类点云数据,完成了数据坐标系的精确对齐;然后使用遗传算法优化的拟合神经网络调整有限元节点位置,从而消除两类数据间节点位置不一致的问题,完成仿真网格向DIC网格的高精度映射;最后,使用逐点最小二乘应变估计算法统一了有限元仿真和DIC测量的应变计算模式,得到与DIC属性一致的有限元比对数据,从而实现被测面全场变形的偏差估计。机匣刚度实验中肋板处的变形比对结果显示,网格节点的映射精度优于1×10-6 mm,仿真变形和DIC变形的偏差云图与偏差曲线具有良好的一致性,且能够显示DIC测量偏差存在的具体位置,在未来航空发动机机匣及类匣体的研制和测试领域具有良好的应用前景。
数字图像相关 变形偏差 有限元仿真 点云配准 网格映射 digital image correlation deviation of deformation finite element simulation point cloud registration grid mapping 
光学 精密工程
2023, 31(20): 2930
作者单位
摘要
1 西安交通大学 机械工程学院陕西西安70049
2 中国航发四川燃气涡轮研究院 强度传动试验研究室,四川绵阳61000
针对航空发动机机匣部分表面变形场无法使用常规的三维数字图像相关(3D-DIC)设备充分测量的问题,提出了一种反射镜面辅助的机匣三维变形多视角测量方法,并构建了一套与方法相适应的机匣三维变形多视角测量系统。引入高精度的相机标定方法,提出了反射成像的校正方式,采用经典的数字图像相关匹配算法,利用摄影测量将多个DIC单元的测量数据对齐在同一坐标系下,从而获得了同一时刻多个视场的三维形貌和变形场。专门设计了单向拉伸试验,证明所提方法的形貌重建精度为0.03 mm,应变测量精度小于50 με。将所提系统应用于航空发动机中介机匣加载试验中,实现了机匣肋板表面的多视场重建,并获得了相应的三维变形场,测量结果与有限元计算结果吻合。结果表明,该方法适用于航空发动机机匣变形的多视角测量,对复杂型腔体的结构设计和强度试验具有重要的工程价值。
光学测量 反射成像 数字图像相关 坐标统一 机匣变形 optical measurement reflection imaging digital image correlation coordinate alignment deformation of casing 
光学 精密工程
2022, 30(24): 3105
作者单位
摘要
哈尔滨理工大学 测控技术与通信工程学院,黑龙江 哈尔滨, 150080
考虑利用白光干涉仪进行表面三维形貌测量时压电陶瓷(PZT)的蠕变效应对微位移驱动器位移精度的影响,提出了一种沿参考镜光轴方向提高该驱动器位移精度的方法。系统研究了该驱动器的位移检测回路、PID闭环控制以及蠕变补偿控制;利用光电位置传感器和光学杠杆调节位移检测回路,将压电陶瓷驱动器微位移反馈至控制系统,建立PID闭环控制。充分考虑了PZT蠕变特性对测量过程的影响,建立了"电压蠕变"补偿模型,实现了基于PID闭环控制与蠕变补偿控制相结合的复合控制方法。利用XL-80激光干涉仪测量压电陶瓷驱动器在PID闭环控制和复合控制二种情况下的微位移,实验结果显示前者位移误差为0.007 μm,后者位移误差为0.005 μm。结果表明该方法可有效克服压电陶瓷迟滞非线性和蠕变对测量结果的影响,满足表面三维形貌测量的高精度要求。
压电陶瓷 位移驱动器 PID闭环控制 电压蠕变补偿 piezoelectric ceramics displacement actuator PID control voltage creep compensation 
光学 精密工程
2013, 21(6): 1503
作者单位
摘要
哈尔滨理工大学 测控技术与通讯工程学院,黑龙江 哈尔滨 150080
采用“摸扳法”以对甲基苯酚、4-硝基邻苯二晴为原材料,以N,N二甲基甲酰胺为溶剂,在N2保护和碳酸钾的催化作用下,合成了酞菁分子碎片,通过质谱分析确定了相对分子质量为243(理论值为243.34),验证了工艺过程的正确性。以共溶技术将分子碎片与氯化钯在正戊醇、DBU作用下合成墨绿色四取代对甲苯氧基PdPc,通过红外吸收光谱分析验证了其吸收峰的测量值与理论值基本吻合,确定了合成反应终产物,进而以一定比例将PdPc、H2PtCl6共溶在甲醇溶液中,在30~50℃下48 h杂化合成为有机半导体气敏材料。依据欧姆定律,并以激光微加工、半导体技术设计、制作了多孔电极平板结构,增大电极面积,降低了电极间距,比常用叉指电极结构的电阻降低了103倍以上,使其电导率接近无机半导体数量级,利于后续电路信号采集。通过电镜观察了多孔电极的微观SEM形貌,确定其为连续、多孔的表面态,气孔在φ0.1~φ2μm,既保证了导电,又有透气的特征。以真空镀膜技术将气敏材料形成气敏膜,电镜观察其气敏膜的微观SEM形貌,基本层膜厚2μm,并有φ0.1~φ5μm微球结晶体嵌入,分布匀一,呈现继续互融生长趋势。以静态法测量其气敏多特性,结果表明传感器对NO2呈N型半导体,0.010%气体浓度下灵敏度为7.45倍;对NO呈P型半导体,0.010%气体浓度下灵敏度为0.25倍;响应时间为90s。对气体不同的变化规律说明其的气敏机理与气体性能有关。
多孔电极 平板结构 有机半导体 杂化 毒气传感器 半导体传感器 porous electrode flat structure organic semiconductor hybridization poison gas sensor semiconductor sensor 
光学 精密工程
2006, 14(5): 840

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