CN106197358A - 一种多点式曲面测量设备 - Google Patents

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钱军
邓中杰
郭荣
韩晓可
李先花
崔洋
胡炳强
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Wuhan Jun Lian Xun Technology Co Ltd
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Wuhan Jun Lian Xun Technology Co Ltd
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/20—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring contours or curvatures, e.g. determining profile

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

本发明涉及一种多点式曲面测量设备及该设备测量板材曲线的方法，它由外壳、光电传感器、位移传感器、处理器、储存器、控制电路和电源组成。本发明采用多点接触式测量法,可适应恶劣施工环境，由人工手持设备对曲板进行测量，测量过程简单快捷，只需在曲板表面沿测量路径滚动，即可通过设备上面的显示屏显示板材在该截面处的曲线形状，并可显示与目标曲线的误差。与其他测量设备相比，该测量设备无需建立工作空间即不存在x、y、z三向传动装置，也不需对工件表面进行处理，即拿即测，高效便捷。同时可生成测量数据文件，使用该文件可在CAD、CATIA、SPD等程序中生成所测曲线形状。

Description

一种多点式曲面测量设备
技术领域
本发明涉及一种多点式曲面测量设备，该设备可进行各类板材的曲面测量,包含航空航天,车辆制造,以及船舶制造、模具制造领域。
背景技术
在航空航天，汽车生产，飞机维修，船舶制造、模具制造等领域，需要对大量曲面板材进行测量。传统的测量工艺往往是采用制作木质样板样箱来进行验证，但其测量周期长、精度低。随着科技的进步，新的测量工艺纷纷出现，在接触式测量领域，三坐标测量机为典型代表，可将实体外部的几何形状数字化输出，同时可达到较高精度，但其测量速度慢且易划伤被测量物体表面。而对于非接触式测量，主要数据采集方法有光学测量，激光三角形法，超声波测量，电磁测量等方法，其测量速度快，精度较高，无形状限制，在汽车，航空航天等领域获得长足发展，但由于其对环境要求较高，在复杂测量环境下很难保证较高测量精度，所以尤其在船舶制造领域上述两种方法都没有获得长足发展。
目前，人力资源稀缺，建造行业的人工成本在不断增加，制造业转型升级要求迫切，船舶行业也加快了数字化造船的步伐。个别大型国有船企首次在造船领域引进了平面自动化制造流水线，大大提高了船舶建造的效率，大大减少了企业的建造成本。而曲面分段制造流水线却迟迟未能获得突破，究其原因主要是曲面测量无法实现自动化，目前仍需采用传统的制作木质样板样箱测量曲面的成型情况。在大力提倡绿色制造、智能制造的大背景下，一种适用于复杂工况下的曲面测量设备的开发已势在必行。
发明内容
为了克服上述现有产品的不足，本发明的目的在于提供一种能解决当前测量设备的不足，对使用环境要求极低的，可将测量数据图形化输出并生成可供CAD、CATIA、SPD等程序读取的标准文件的多点式曲面测量设备。
为了实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种多点式曲面测量设备，其特征在于：它由外壳、一个光电传感器、三个位移传感器、处理器、储存器、控制电路和电源组成；所述外壳上表面设有显示屏和开关，所述外壳尾部设有USB接口，所述外壳后端设有测量按钮，所述外壳内部设有处理器、储存器、电源；所述一个光电传感器位于所述外壳下表面的前端，所述滚轮位于所述外壳下表面的后端；所述三个位移传感器位于所述外壳下表面的中部。
为了实现无固定坐标空间下测量曲面形状，本发明提供一种多点接触式曲面测量方法，其特征是：(1)通过连续测量曲线上的点与其弦线的距离,(2)在开始测量后对每组测量数据建立相对坐标系,并进行坐标转换,得到统一坐标系上的坐标点,(3)以上述转换后的测量点为控制点即可确定一条光顺曲线,即被测物体测量结果。
为了在该设备上实现上述测量方法，其特征是，该测量设备通过控制芯片集成数据读取、分析、测量、结果显示、数据存储所有功能，且测量点坐标均是基于测量装置本身。
为了直观的显示实测结果与实际曲线之间误差，本发明提供一种新型其特征是：处理器将标准截面曲线与实测截面曲线进行对比，并采用等高线表现形式显示测量误差，并将误差结果数字化显示在液晶显示屏上。
本发明所取得的有益效果为：本发明在曲面测量中采用多点接触式测量法，避免了非接触式测量在恶劣的加工环境下导致的精度差、可靠性低等缺点。此外，本发明操作简单，操作工人可直接人工手持该设备对待测物体进行测量，测量过程简单快捷，只需在曲板表面沿测量路径滚动，即可通过设备上面的液晶显示屏显示板材的在该截面处的曲线形状，并可显示与目标曲线的误差。与其他测量设备和测量方法相比，该测量设备和方法无需建立工作空间即不存在x、y、z三向传动装置，也不需对工件表面进行处理，即拿即测，高效便捷。同时可生成测量数据文件，使用该文件可在CAD、CATIA、SPD等程序中生成所测曲线形状。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的结构图
图2为本发明的剖视图
图中1-外壳、2-光电传感器、3-位移传感器、4-USB接口、5-显示屏、6-开关、7-滚轮，8-测量按钮。
具体实施方式
如图1、图2所示的实施例中，一种多点式曲面测量设备，其特征在于：它由外壳、一个光电传感器、三个位移传感器、处理器、储存器、控制电路和电源组成；所述外壳上表面设有显示屏和开关，所述外壳尾部设有USB接口，所述外壳后端设有测量按钮，所述外壳内部设有处理器、储存器、电源；所述一个光电传感器位于所述外壳下表面的前端，所述滚轮位于所述外壳下表面的后端；所述三个位移传感器位于所述外壳下表面的中部。
如图1、图2所示所述的外壳1起固定和形成外观的作用，使人可以握住设备进行测量操作；所述的开关6用来控制整个设备的工作和结束；所述的测量按钮8用于在测量时指挥处理器对测量模块的数据进行计算，并将计算结果储存在处理器中；所述的显示屏5用来显示设备的测量结果和加工误差；所述的USB接口4可以外接设备导入加工信息和导出数字化测量数据；所述的光电传感器2在测量时沿着板材表面滚动并输出脉冲信号，通过处理器对脉冲信号进行计算即可得知本测量设备在钢板上的移动曲线距离；所述的三个位移传感器3在测量时会随着设备沿板材表面滚动，对于不同的测量位置，位移传感器会输出不同的测量信号，经过处理器计算即可生成所测曲线形状；所述的处理器用来把光电传感器和位移传感器的测量信号转化为测量结果；所述的储存器用来储存测量结束后的测量数据和通过USB导入的加工信息；所述的电池为充电电池，用来为设备工作提供电能。
如图1、图2所示，所述的控制电路，按动开关K后，电路接通，显示屏L亮，通过USB接口导入目标曲线并存储在存储器中，目标曲线在显示屏上显示；按住测量按钮T，使设备的光电传感器2、三个位移传感器3和滚轮7沿着被测板材曲面进行测量，处理器IC会对长度测量模块的脉冲信号和法向测量模块的位移信息队形计算，并得到测量结果，显示在显示器中，同时将数据储存在储存器中；测量结束后松开测量按钮T，同时可将测量数据由USB接口导出。
将生成测量数据文件导入CAD、CATIA、SPD等程序中，便可快速生成所测曲线形状。

Claims (7)

1.一种多点式曲面测量设备，它由外壳、光电传感器、位移传感器、处理器、储存器、控制电路和电源组成，其特征在于，所述外壳上表面设有液晶显示屏和开关，所述外壳尾部设有USB接口，所述外壳后端设有测量按钮，所述处理器、储存器和电源均设置在所属外壳内部；所述光电传感器位于所述外壳下表面的前端，所述外壳下表面的后端设有滚轮；所述位移传感器位于所述外壳下表面的中部。
2.一种如权利要求1所述的测量设备，其特征在于，所述光电传感器的个数为1个。
3.一种如权利要求1所述的测量设备，其特征在于，所述位移传感器的个数为2个或2个以上，均设置在所述外壳下表面的中部。
4.一种如权利要求1或3所述的测量设备，其特征在于，所述位移传感器的个数为3个，均设置在所述外壳下表面的中部。
5.一种使用如权利要求1－4所述的测量设备测量板材曲线的多点式曲面测量方法，其特征是：(1)通过连续测量曲线上的点与其弦线的距离，(2)在开始测量后对每组测量数据建立相对坐标系,并进行坐标转换,得到统一坐标系上的坐标点，(3)以上述转换后的测量点为控制点即可确定一条光顺曲线,即被测物体测量结果。
6.根据权利要求5所述的测量板材曲线的方法，其特征是，该测量设备通过控制芯片集成数据读取、分析、测量、结果显示、数据存储所有功能，且测量点坐标均是基于测量装置本身。
7.根据权利要求6所述的测量板材曲线的方法，其特征是：处理器将标准截面曲线与实测截面曲线进行对比，并采用等高线表现形式显示测量误差，并将误差结果数字化显示在液晶显示屏上。
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