本發(fā)明屬于產(chǎn)品外形檢測(cè)領(lǐng)域，涉及一種大型回轉(zhuǎn)體外形掃描測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

大型回轉(zhuǎn)體產(chǎn)品直徑尺寸大，測(cè)量、掃描整個(gè)圓周外形表面困難。目前，對(duì)大型回轉(zhuǎn)體外形的檢測(cè)多停留在外形誤差檢測(cè)，如周向圓跳動(dòng)誤差、全跳動(dòng)誤差，對(duì)整體外形的測(cè)量、掃描很少。

張國雄等在專利“帶有激光跟蹤的大型三坐標(biāo)測(cè)量方法與裝置”中提出了一種帶有激光跟蹤儀三坐標(biāo)測(cè)量方法。該方法利用激光跟蹤儀、瞄準(zhǔn)靶確定一點(diǎn)位置，用測(cè)量機(jī)探及被測(cè)對(duì)象的特征點(diǎn)，其能實(shí)現(xiàn)的功能是空間點(diǎn)位置的測(cè)量。沈大為等在專利“大型回轉(zhuǎn)體零件表面輪廓誤差測(cè)量及實(shí)時(shí)補(bǔ)償方法”中對(duì)回轉(zhuǎn)體零件表面均勻采樣，得到周向上均勻分布的多個(gè)采樣點(diǎn)，測(cè)得各采樣點(diǎn)處的綜合誤差，從而獲得回轉(zhuǎn)體零件的表面輪廓誤差。朱沙等在專利“大工件直徑激光測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法”中提供一種大工件直徑激光測(cè)量系統(tǒng)及方法，通過校準(zhǔn)、測(cè)量、計(jì)算過程得到工件直徑，其測(cè)量范圍為600-1400mm。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種大型回轉(zhuǎn)體外形掃描測(cè)量方法，用于大型回轉(zhuǎn)體的外形測(cè)量與重構(gòu)。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種大型回轉(zhuǎn)體外形掃描測(cè)量裝置，包括機(jī)器人軌道1、掃描機(jī)器人2、激光跟蹤儀3、數(shù)控設(shè)備4；所述的激光跟蹤儀包括激光發(fā)射跟蹤器、紅寶石硬測(cè)頭和三維掃描激光測(cè)頭。

所述的掃描機(jī)器人2通過移動(dòng)導(dǎo)軌安裝在機(jī)器人軌道1上，能夠沿機(jī)器人軌道1移動(dòng)，所述的機(jī)器人軌道與回轉(zhuǎn)體中心線平行。所述的激光跟蹤儀的三維掃描激光測(cè)頭和紅寶石硬測(cè)頭均安裝在掃描機(jī)器人2末端執(zhí)行器上，三維掃描激光測(cè)頭和紅寶石硬測(cè)頭由掃描機(jī)器人控制沿軌道1運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)大型回轉(zhuǎn)體的掃描測(cè)量；所述的激光發(fā)射跟蹤器3與三維掃描激光測(cè)頭和紅寶石硬測(cè)頭通過激光連接。所述的數(shù)控設(shè)備4上安裝回轉(zhuǎn)體，回轉(zhuǎn)體由數(shù)控設(shè)備控制，圍繞回轉(zhuǎn)體中心旋轉(zhuǎn)。

采用上述裝置對(duì)大型回轉(zhuǎn)體外形進(jìn)行掃描測(cè)量的方法，包括以下步驟：

第一步，確定測(cè)量坐標(biāo)系：

采用紅寶石硬測(cè)頭分別測(cè)量大型回轉(zhuǎn)體支撐軸柱面、大型回轉(zhuǎn)體端面及回轉(zhuǎn)體端面刻線，分別確定大型回轉(zhuǎn)體中心位置、大型回轉(zhuǎn)體軸向位置及大型回轉(zhuǎn)體周向位置，并建立測(cè)量坐標(biāo)系；

第二步，測(cè)量過程：

2.1)利用數(shù)控設(shè)備控制大型回轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)，保證回轉(zhuǎn)體端面刻線水平；掃描機(jī)器人帶動(dòng)三維掃描激光測(cè)頭沿軌道移動(dòng)，并對(duì)回轉(zhuǎn)體外表面進(jìn)行掃描，得到第一個(gè)帶狀外形數(shù)據(jù)。

2.2)利用數(shù)控設(shè)備控制大型回轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)角度A，再由掃描機(jī)器人控制三維掃描激光測(cè)頭沿軌道掃描，測(cè)得大型回轉(zhuǎn)體上第二個(gè)帶狀外形數(shù)據(jù)。在測(cè)量坐標(biāo)系內(nèi)，將第二個(gè)帶狀外形數(shù)據(jù)逆向旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度A，與第一個(gè)帶狀外形數(shù)據(jù)進(jìn)行裁剪、縫合；所述的角度其中，l為三維掃描激光測(cè)頭掃描寬度，d為回轉(zhuǎn)體直徑。

2.3)重復(fù)步驟2.2)，在測(cè)量坐標(biāo)系內(nèi)得到整個(gè)大型回轉(zhuǎn)體的外形數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于：解決大型旋轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)體的外形測(cè)量問題，能夠測(cè)量大型回轉(zhuǎn)體的實(shí)際外形尺寸，不僅適用于圓柱回轉(zhuǎn)體，而且適用于非圓柱回轉(zhuǎn)體。檢測(cè)精度高，操作簡(jiǎn)單，工作效率高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明大型回轉(zhuǎn)體外形檢測(cè)設(shè)備布置圖。

圖中：1機(jī)器人軌道、2掃描機(jī)器人、3激光發(fā)射跟蹤器、4數(shù)控設(shè)備、5大型回轉(zhuǎn)體。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合本發(fā)明的技術(shù)方案和附圖，詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

一種大型回轉(zhuǎn)體外形掃描測(cè)量裝置，包括機(jī)器人軌道1、掃描機(jī)器人2、包括激光發(fā)射跟蹤器、紅寶石硬測(cè)頭和三維掃描激光測(cè)頭的激光跟蹤儀3、數(shù)控設(shè)備4。掃描機(jī)器人2通過移動(dòng)導(dǎo)軌安裝在機(jī)器人軌道1上，能夠沿機(jī)器人軌道1移動(dòng)。激光跟蹤儀3的三維掃描激光測(cè)頭和紅寶石硬測(cè)頭均安裝在掃描機(jī)器人2末端執(zhí)行器上，三維掃描激光測(cè)頭和紅寶石硬測(cè)頭由掃描機(jī)器人2控制沿軌道1運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)大型回轉(zhuǎn)體的掃描測(cè)量。激光發(fā)射跟蹤器3與三維掃描激光測(cè)頭和紅寶石硬測(cè)頭通過激光連接。數(shù)控設(shè)備4上安裝回轉(zhuǎn)體，回轉(zhuǎn)體由數(shù)控設(shè)備控制，圍繞回轉(zhuǎn)體中心旋轉(zhuǎn)。

采用上述裝置對(duì)大型回轉(zhuǎn)體外形進(jìn)行掃描測(cè)量的方法，包括以下步驟：

第一步：確定測(cè)量坐標(biāo)系，使用紅寶石硬測(cè)頭測(cè)量大型回轉(zhuǎn)體支撐軸圓柱面、大型回轉(zhuǎn)體端面及大型回轉(zhuǎn)體端面刻線分別獲得大型回轉(zhuǎn)體中心線位置(z軸)、大型回轉(zhuǎn)體端面位置(原點(diǎn))及大型回轉(zhuǎn)體周向位置(x軸)，依據(jù)右手定則建立測(cè)量坐標(biāo)系xyz。

第二步：數(shù)控設(shè)備4驅(qū)動(dòng)大型回轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)到端面刻線水平位置，掃描機(jī)器人2控制三維掃描激光測(cè)頭沿軌道移動(dòng)并掃描，測(cè)得大型回轉(zhuǎn)體上一帶狀外形數(shù)據(jù)。

第三步：由數(shù)控設(shè)備4控制大型回轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)45度，掃描機(jī)器人2控制三維掃描激光測(cè)頭沿軌道掃描，測(cè)得大型回轉(zhuǎn)體上另一帶狀外形數(shù)據(jù)。在測(cè)量坐標(biāo)系內(nèi)，將該帶狀外形數(shù)據(jù)逆向旋轉(zhuǎn)45度，與第一步中大型回轉(zhuǎn)體帶狀外形數(shù)據(jù)進(jìn)行裁剪、縫合。

第四步：重復(fù)第三步直至在測(cè)量坐標(biāo)系內(nèi)得到整個(gè)大型回轉(zhuǎn)體外形。