CN106767418A - 一种大型回转体外形扫描测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大型回转体外形扫描测量装置及方法。装置结构为：扫描机器人安装在机器人轨道，机器人轨道与回转体中心线平行；激光跟踪仪安装在扫描机器人末端执行器上，对回转体进行扫描测量；激光发射跟踪器与激光跟踪仪通过激光连接；数控设备控制回转体。方法为：确定测量坐标系；三维扫描激光测头对转动的回转体外表面进行扫描，得到第一个带状外形数据；回转体转动角度A后，三维扫描激光测头沿轨道扫描，测得回转体上第二个带状外形数据；将第二个带状外形数据逆向旋转角度A，与第一个带状外形数据裁剪、缝合；重复上述步骤得到回转体的外形数据。本发明能够解决大型旋转回转体的外形测量问题，测量大型回转体的实际外形尺寸，检测精度高，操作简单。

Description

一种大型回转体外形扫描测量装置及方法

技术领域

本发明属于产品外形检测领域，涉及一种大型回转体外形扫描测量方法。

背景技术

大型回转体产品直径尺寸大，测量、扫描整个圆周外形表面困难。目前，对大型回转体外形的检测多停留在外形误差检测，如周向圆跳动误差、全跳动误差，对整体外形的测量、扫描很少。

张国雄等在专利“带有激光跟踪的大型三坐标测量方法与装置”中提出了一种带有激光跟踪仪三坐标测量方法。该方法利用激光跟踪仪、瞄准靶确定一点位置，用测量机探及被测对象的特征点，其能实现的功能是空间点位置的测量。沈大为等在专利“大型回转体零件表面轮廓误差测量及实时补偿方法”中对回转体零件表面均匀采样，得到周向上均匀分布的多个采样点，测得各采样点处的综合误差，从而获得回转体零件的表面轮廓误差。朱沙等在专利“大工件直径激光测量系统及测量方法”中提供一种大工件直径激光测量系统及方法，通过校准、测量、计算过程得到工件直径，其测量范围为600-1400mm。

发明内容

本发明提出了一种大型回转体外形扫描测量方法，用于大型回转体的外形测量与重构。

本发明的技术方案：

一种大型回转体外形扫描测量装置，包括机器人轨道1、扫描机器人2、激光跟踪仪3、数控设备4；所述的激光跟踪仪包括激光发射跟踪器、红宝石硬测头和三维扫描激光测头。

所述的扫描机器人2通过移动导轨安装在机器人轨道1上，能够沿机器人轨道1移动，所述的机器人轨道与回转体中心线平行。所述的激光跟踪仪的三维扫描激光测头和红宝石硬测头均安装在扫描机器人2末端执行器上，三维扫描激光测头和红宝石硬测头由扫描机器人控制沿轨道1运行，实现对大型回转体的扫描测量；所述的激光发射跟踪器3与三维扫描激光测头和红宝石硬测头通过激光连接。所述的数控设备4上安装回转体，回转体由数控设备控制，围绕回转体中心旋转。

采用上述装置对大型回转体外形进行扫描测量的方法，包括以下步骤：

第一步，确定测量坐标系：

采用红宝石硬测头分别测量大型回转体支撑轴柱面、大型回转体端面及回转体端面刻线，分别确定大型回转体中心位置、大型回转体轴向位置及大型回转体周向位置，并建立测量坐标系；

第二步，测量过程：

2.1)利用数控设备控制大型回转体转动，保证回转体端面刻线水平；扫描机器人带动三维扫描激光测头沿轨道移动，并对回转体外表面进行扫描，得到第一个带状外形数据。

2.2)利用数控设备控制大型回转体转动角度A，再由扫描机器人控制三维扫描激光测头沿轨道扫描，测得大型回转体上第二个带状外形数据。在测量坐标系内，将第二个带状外形数据逆向旋转相应角度A，与第一个带状外形数据进行裁剪、缝合；所述的角度其中，l为三维扫描激光测头扫描宽度，d为回转体直径。

2.3)重复步骤2.2)，在测量坐标系内得到整个大型回转体的外形数据。

本发明的优势在于：解决大型旋转回转体的外形测量问题，能够测量大型回转体的实际外形尺寸，不仅适用于圆柱回转体，而且适用于非圆柱回转体。检测精度高，操作简单，工作效率高。

附图说明

图1为本发明大型回转体外形检测设备布置图。

图中：1机器人轨道、2扫描机器人、3激光发射跟踪器、4数控设备、5大型回转体。

具体实施方式

以下结合本发明的技术方案和附图，详细叙述本发明的具体实施方式。

一种大型回转体外形扫描测量装置，包括机器人轨道1、扫描机器人2、包括激光发射跟踪器、红宝石硬测头和三维扫描激光测头的激光跟踪仪3、数控设备4。扫描机器人2通过移动导轨安装在机器人轨道1上，能够沿机器人轨道1移动。激光跟踪仪3的三维扫描激光测头和红宝石硬测头均安装在扫描机器人2末端执行器上，三维扫描激光测头和红宝石硬测头由扫描机器人2控制沿轨道1运行，实现对大型回转体的扫描测量。激光发射跟踪器3与三维扫描激光测头和红宝石硬测头通过激光连接。数控设备4上安装回转体，回转体由数控设备控制，围绕回转体中心旋转。

采用上述装置对大型回转体外形进行扫描测量的方法，包括以下步骤：

第一步：确定测量坐标系，使用红宝石硬测头测量大型回转体支撑轴圆柱面、大型回转体端面及大型回转体端面刻线分别获得大型回转体中心线位置(z轴)、大型回转体端面位置(原点)及大型回转体周向位置(x轴)，依据右手定则建立测量坐标系xyz。

第二步：数控设备4驱动大型回转体转动到端面刻线水平位置，扫描机器人2控制三维扫描激光测头沿轨道移动并扫描，测得大型回转体上一带状外形数据。

第三步：由数控设备4控制大型回转体转动45度，扫描机器人2控制三维扫描激光测头沿轨道扫描，测得大型回转体上另一带状外形数据。在测量坐标系内，将该带状外形数据逆向旋转45度，与第一步中大型回转体带状外形数据进行裁剪、缝合。

第四步：重复第三步直至在测量坐标系内得到整个大型回转体外形。

Claims (3)

1.一种大型回转体外形扫描测量装置，其特征在于，所述的大型回转体外形扫描测量装置包括机器人轨道(1)、扫描机器人(2)、激光跟踪仪(3)、数控设备(4)；所述的激光跟踪仪(3)包括激光发射跟踪器、红宝石硬测头和三维扫描激光测头；

所述的扫描机器人(2)通过移动导轨安装在机器人轨道(1)上，能够沿机器人轨道(1)移动，所述的机器人轨道(1)与回转体中心线平行；所述的激光跟踪仪(3)的三维扫描激光测头和红宝石硬测头均安装在扫描机器人(2)末端执行器上，三维扫描激光测头和红宝石硬测头由扫描机器人(2)控制沿机器人轨道(1)运行，实现对大型回转体的扫描测量；所述的激光发射跟踪器(3)与三维扫描激光测头和红宝石硬测头通过激光连接；所述的数控设备(4)上安装回转体，数控设备(4)控制回转体。

2.采用权利要求1所述的测量装置对大型回转体外形进行扫描测量的方法，其特征在于以下步骤：

第一步，确定测量坐标系

采用红宝石硬测头分别测量大型回转体支撑轴柱面、大型回转体端面及回转体端面刻线，分别确定大型回转体中心位置、大型回转体轴向位置及大型回转体周向位置，并建立测量坐标系；

第二步，测量过程

2.1)利用数控设备(4)控制大型回转体转动，保证回转体端面刻线水平；扫描机器人(2)带动三维扫描激光测头沿机器人轨道(1)移动，并对回转体外表面进行扫描，得到第一个带状外形数据；

2.2)利用数控设备(4)控制大型回转体转动角度A，再由扫描机器人(2)控制三维扫描激光测头沿机器人轨道(1)扫描，测得大型回转体上第二个带状外形数据；在测量坐标系内，将第二个带状外形数据逆向旋转相应角度A，与第一个带状外形数据进行裁剪、缝合；

2.3)重复步骤2.2)，在测量坐标系内得到整个大型回转体的外形数据。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的角度其中，l为三维扫描激光测头扫描宽度，d为回转体直径。