CN108120373A - 一种基于激光跟踪测量的复杂异形铸件测量检查方法 - Google Patents
一种基于激光跟踪测量的复杂异形铸件测量检查方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108120373A CN108120373A CN201711180361.9A CN201711180361A CN108120373A CN 108120373 A CN108120373 A CN 108120373A CN 201711180361 A CN201711180361 A CN 201711180361A CN 108120373 A CN108120373 A CN 108120373A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- casting
- measurement
- model
- blank
- different shape
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于激光跟踪测量的复杂异形铸件测量检查方法，属于机械加工制造领域，解决毛坯的铸造误差而导致产品加工后壁薄、切透、亏肉等问题，该方法采用测量激光跟踪仪或扫描仪对复杂异型铸件进行测量，实现对铸件外形及内腔的高精度尺寸扫描与测量，从而获取到复杂异型铸件外形及内腔点云数据。再通过软件，将坐标点生成实体模型，从而实现毛坯实物的三维模型获取，最后以位置配准和包容性分析为基础比对原则，得到产品加工余量的分布规律，为后续数控加工、制造合格产品提供数据支撑。
Description
技术领域
本发明属于机械加工制造领域，涉及异形舱体的测量检查，特别是大型复杂异型铸件的测量检查。
背景技术
在大型复杂异形铸造舱体的实际生产中，往往因为毛坯的铸造误差而导致产品加工后壁薄、切透、亏肉等问题，严重时甚至导致直接报废。解决此问题的关键在于在机加初期就能全面掌握毛坯情况，建立毛坯的三维模型，通过与设计模型进行对比，对毛坯进行全面检查。目前的毛坯检查主要依靠测厚仪及钳工手工测量，效率低、精度差，难以全面有效地掌握毛坯情况，导致加工过程中不得不采用“加工-测量-调整-再加工”的反复流程、拖长加工周期、降低加工效率、造成制造资源浪费等突出问题；而激光跟踪仪及坐标测量仪等精度较高的测量手段虽然能够通过扫描建立毛坯的三维模型，但目前缺乏比对原则和比对基准，使之难以与理论模型进行比对分析和计算，亦无法实现毛坯的有效检查。
发明内容
本发明解决的技术问题是：提供一种基于激光跟踪测量的复杂异形铸件测量检查方法，解决毛坯的铸造误差而导致产品加工后壁薄、切透、亏肉等问题。
本发明的技术方案是，一种基于激光跟踪测量的复杂异形铸件测量检查方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤一：检测前的准备及装夹；
导轨能够穿过铸件内部，且检测设备安装在导轨上时，在轴向及转动运动过程中不会与舱体发生碰撞及干涉；
步骤二：产品检测；
1)使用检测设备检测铸件外部，获取铸件外部的型面数据；
2)将检测设备固定在导轨上，对铸件内部进行自动测量获取铸件内腔的型面数据：导轨上轴向运动伺服电机驱动丝杠使检测设备在舱段轴线方向上下运动，利用转动伺服电机驱动检测设备绕测量导轨中心进行转动；
3)测量方法是：从铸件底部开始沿竖直方向每隔一个固定步长取一个平面，在平面上，按固定的步长，等间距获取测量点；
步骤三：对测量得到的舱体铸件外形、内腔型面数据建模，拟合生成铸件毛坯模型：
步骤四：将毛坯模型与理论模型进行比对分析；
1)首先，通过软件实现毛坯模型与理论模型自动配准比对；
2)然后，人工实现毛坯模型与理论模型配准比对；
基于以上方法，在六个自由度上移动比对体毛坯模型与理论模型，然后再次计算毛坯模型与理论模型的余量分布；其中，检测设备在转动电机、轴向运动电机的带动下能够转动运动及沿着导轨轴向运动，检测设备是采用激光跟踪测量获得位置信息的设备。
优选地，通过软件实现毛坯模型与理论模型自动配准比对方法为：计算毛坯模型中所有点与设计模型的距离；利用最小二乘法计算所有距离的总体最小值，得到毛坯模型各点与设计模型各点的距离总体最小值。
优选地，人工配准比对的方法是：
a)首先铸件要尽可能将设计模型包裹起来；
b)铸件的非加工面要与零件对应面对齐，
c)铸件的加工面必须留出余量，而且余量尽量均匀分布。
检测设备包括激光跟踪仪或激光扫描仪。
步骤三具体限定为：对测量得到的舱体铸件外形、内腔型面数据的点云数据，对获取的点云数据进行逆向建模，通过曲线建模，再拟合曲面、生成实体的方式生成毛坯模型。
本发明的一种基于激光跟踪测量的复杂异形铸件测量检查方法具有以下优点：
1)可实现复杂异形铸件快速全面准确的低成本测量，从而全面掌握毛坯情况，对后续毛坯的余量、借量及修补提供数据支持。从而避免铸件的多次修补，减少零件周转次数，提高生产效率；
2)可为零件加工数控编程时提供准确的毛坯模型，毛坯的基准偏移、变形、壁厚等有全面的数据支撑，省去了划线检查和基准测量的工序，简化了工艺流程，缩短了加工周期；能够有效避免反复测量壁厚、调借中心，提高了机床利用率和加工效率；准确的毛坯模型有利于提高数控程序的合理性，提高数控加工的效率。
附图说明
图1本发明的方法流程图；
图2本发明的方法使用的测量系统示意图；
图3检测的铸件逆向建模流程。
其中，1—测量平台 2—转动伺服电机 3—轴向运动伺服电机 4—千斤顶 5—检测设备 6—导轨 7—毛坯
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步详细地描述。
本发明的一种基于激光跟踪测量的复杂异形铸件测量检查方法如图1所示，为：采用测量激光跟踪仪或扫描仪对复杂异型铸件进行测量，实现对铸件外形及内腔的高精度尺寸扫描与测量，从而获取到复杂异型铸件外形及内腔点云数据。再通过UG等软件的二次开发，将坐标点生成实体模型，从而实现毛坯实物的三维模型获取，最后以位置配准和包容性分析为基础比对原则，得到产品加工余量的分布规律，为后续数控加工、制造合格产品提供数据支撑。
本发明的方法需要使用测量系统一套，如图2所示，由检测设备5(激光跟踪仪或激光扫描仪等高精度检测设备)、测量平台1，千斤顶4，导轨6、轴向运动电机3、转动电机等2构成。
测量平台1用于放置位于千斤顶之上的样件；千斤顶4用于顶起其上的样件；检测设备5在转动电机2、轴向运动电机3的带动下能够转动运动及沿着导轨6轴向运动。
本发明的具体实施步骤如下：
步骤一：检测前的准备及装夹。
1)从样件底部开始沿竖直方向每隔一个固定步长取一个平面，在平面上，按固定的步长，等间距获取测量点；
2)使用千斤顶4将舱段置于测量平台1上，使导轨通过舱体(样件中空)，且检测设备5在轴向及转动运动过程中不会与舱体发生碰撞及干涉。
步骤二：产品检测
1)使用检测设备5检测舱体外部，采用手持式检测。
2)将检测设备5固定在测量导轨上，对舱体内部进行自动测量。利用导轨上轴向运动伺服电机驱动丝杠使检测设备在舱段轴线方向上下运动，利用转动伺服电机驱动检测设备绕测量导轨中心进行转动从而获取铸件内腔的型面数据。
步骤三：对获取的点云数据进行逆向建模
测量得到的舱体铸件内腔初始点云数据，将点导入到软件中，通过软件拟合生成铸件毛坯模型。图3示意了一种典型了逆向建模拟合流程，采取UG二次开发软件，利用点—曲线—曲面—实体的方式生成毛坯模型。
步骤四：将毛坯模型与理论模型进行比对分析
1)软件自动配准比对。
通过软件实现毛坯模型与理论模型自动配准比对。其算法原理为：计算毛坯点云模型中所有点与基准体(设计模型)的距离；利用最小二乘法计算所有距离的总体最小值，从而生成最优配准结果。结果中，各点与基准体的距离值，即为比对后的模型余量值。
2)人工二次精确配准比对。
在软件自动配准的基础上，人工进行二次精确配准。人工配准应基于以下原则：
d)首先，毛坯件要尽可能将设计模型包裹起来；
e)面对齐准则：铸件的非加工面要与理论模型对应面对齐，同时设置对齐面时应根据后续内腔加工、打磨减重的难易程度确定毛坯模型与理论模型的主要对齐面(难加工、打磨)和次要对齐面(易加工、打磨)；优先保证主要对齐面对其。
f)均匀性准则：毛坯的加工面必须留出余量，而且余量尽量均匀分布。
基于以上原则，在六个自由度(沿X、Y、Z的移动及绕X、Y、Z轴的转动)上移动比对体(毛坯模型)，然后再次计算零件的余量分布，获取最终比对分析结果。
Claims (8)
1.一种基于激光跟踪测量的复杂异形铸件测量检查方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤一：检测前的准备及装夹；
导轨能够穿过铸件内部，且检测设备安装在导轨上时，在轴向及转动运动过程中不会与舱体发生碰撞及干涉；
步骤二：产品检测；
1)使用检测设备检测铸件外部，获取铸件外部的型面数据；
2)将检测设备固定在导轨上，对铸件内部进行自动测量获取铸件内腔的型面数据：导轨上轴向运动伺服电机驱动丝杠使检测设备在舱段轴线方向上下运动，利用转动伺服电机驱动检测设备绕测量导轨中心进行转动；
3)测量方法是：从铸件底部开始沿竖直方向每隔一个固定步长取一个平面，在平面上，按固定的步长，等间距获取测量点；
步骤三：对测量得到的舱体铸件外形、内腔型面数据建模，拟合生成铸件毛坯模型：
步骤四：将毛坯模型与理论模型进行比对分析；
1)首先，通过软件实现毛坯模型与理论模型自动配准比对；
2)然后，人工实现毛坯模型与理论模型配准比对；
基于以上方法，在六个自由度上移动比对体毛坯模型与理论模型，然后再次计算毛坯模型与理论模型的余量分布；
其中，检测设备在转动电机、轴向运动电机的带动下能够转动运动及沿着导轨轴向运动，检测设备是采用激光跟踪测量获得铸件位置信息的设备。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光跟踪测量的复杂异形铸件测量检查方法，其特征在于，
通过软件实现毛坯模型与理论模型自动配准比对方法为：计算毛坯模型中所有点与设计模型的距离；利用最小二乘法计算所有距离的总体最小值，得到毛坯模型各点与设计模型各点的距离总体最小值。
3.根据权利要求1所述的一种基于激光跟踪测量的复杂异形铸件测量检查方法，其特征在于，
人工配准比对的方法是：
a)首先铸件要尽可能将设计模型包裹起来；
b)铸件的非加工面要与零件对应面对齐，
c)铸件的加工面必须留出余量，而且余量尽量均匀分布。
4.根据权利要求1所述的一种基于激光跟踪测量的复杂异形铸件测量检查方法，其特征在于，检测设备包括激光跟踪仪或激光扫描仪。
5.根据权利要求1所述的一种基于激光跟踪测量的复杂异形铸件测量检查方法，其特征在于，步骤三具体限定为：对测量得到的舱体铸件外形、内腔型面数据的点云数据，对获取的点云数据进行逆向建模，通过曲线建模，再拟合曲面、生成实体的方式生成毛坯模型。
6.根据权利要求1所述的一种基于激光跟踪测量的复杂异形铸件测量检查方法，其特征在于，步骤一中，使用千斤顶将铸件置于测量平台上。
7.根据权利要求6所述的一种基于激光跟踪测量的复杂异形铸件测量检查方法，其特征在于，测量平台用于放置位于千斤顶；千斤顶用于顶起其上的铸件。
8.根据权利要求1所述的一种基于激光跟踪测量的复杂异形铸件测量检查方法，其特征在于，采取UG二次开发软件进行逆向建模。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711180361.9A CN108120373A (zh) | 2017-11-23 | 2017-11-23 | 一种基于激光跟踪测量的复杂异形铸件测量检查方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711180361.9A CN108120373A (zh) | 2017-11-23 | 2017-11-23 | 一种基于激光跟踪测量的复杂异形铸件测量检查方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108120373A true CN108120373A (zh) | 2018-06-05 |
Family
ID=62227777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711180361.9A Pending CN108120373A (zh) | 2017-11-23 | 2017-11-23 | 一种基于激光跟踪测量的复杂异形铸件测量检查方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108120373A (zh) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109035238A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-12-18 | 哈尔滨工业大学 | 一种面向自由曲面零件的加工余量离线分析方法 |
| CN109341531A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-02-15 | 北京星航机电装备有限公司 | 一种待加工零件的基准确立方法 |
| CN109737877A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-05-10 | 定襄县格美莱智能科技有限公司 | 零件毛坯检测系统及方法 |
| CN111159852A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-05-15 | 上海航天精密机械研究所 | 一种筒状工件内外轮廓逆向建模的装置及方法 |
| CN111982012A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-11-24 | 无锡中车时代智能装备有限公司 | 一种构件表面三维测量方法、装置及系统 |
| CN112525077A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-03-19 | 华侨大学 | 一种立体石雕毛坯精确定位和外形尺寸获取的方法 |
| CN113324495A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-08-31 | 广西玉柴机器股份有限公司 | 数字化快速检测气缸体铸件尺寸的方法 |
| CN113532313A (zh) * | 2021-06-07 | 2021-10-22 | 上海新力动力设备研究所 | 一种燃烧室壳体加工基准设计方法 |
| CN114599464A (zh) * | 2019-10-16 | 2022-06-07 | 吉南特有限公司 | 通过图案辨识及结构辨识的铸件识别而在基于自动化机器铸造方法中改善质量的装置及方法 |
| CN114708587A (zh) * | 2022-06-06 | 2022-07-05 | 中科航迈数控软件(深圳)有限公司 | 一种基于图像识别的数控机床工件加工余量确定方法 |
| CN115130526A (zh) * | 2022-07-21 | 2022-09-30 | 北京汉飞航空科技有限公司 | 一种发动机涡轮叶片加工余量的分析方法 |
| CN115169481A (zh) * | 2022-07-21 | 2022-10-11 | 北京汉飞航空科技有限公司 | 一种发动机涡轮叶片质量检测的分析计算方法 |
| CN115930833A (zh) * | 2023-03-13 | 2023-04-07 | 山东微晶自动化有限公司 | 一种大型腔体类铸造件的质量检测及矫形方法 |
| CN116630576A (zh) * | 2023-07-24 | 2023-08-22 | 四川吉埃智能科技有限公司 | 一种基于点云数据的铸件结构逆向建模方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101113889A (zh) * | 2007-07-24 | 2008-01-30 | 天津市天发重型水电设备制造有限公司 | 水轮机转轮叶片或导叶非接触式测量方法 |
| CN103017679A (zh) * | 2012-11-23 | 2013-04-03 | 北京航空航天大学 | 一种基于激光测距传感器的内腔扫描系统 |
| CN103760821A (zh) * | 2013-11-18 | 2014-04-30 | 湖北三江航天红阳机电有限公司 | 复杂铸件机加工艺基准确定方法 |
| CN205860986U (zh) * | 2016-08-09 | 2017-01-04 | 郑晟 | 一种教学用建筑工程的三维扫描快速成像装置 |
| CN106989690A (zh) * | 2017-02-20 | 2017-07-28 | 上海大学 | 便携非接触式物体内腔形貌内窥测量数字化设备 |
-
2017
- 2017-11-23 CN CN201711180361.9A patent/CN108120373A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101113889A (zh) * | 2007-07-24 | 2008-01-30 | 天津市天发重型水电设备制造有限公司 | 水轮机转轮叶片或导叶非接触式测量方法 |
| CN103017679A (zh) * | 2012-11-23 | 2013-04-03 | 北京航空航天大学 | 一种基于激光测距传感器的内腔扫描系统 |
| CN103760821A (zh) * | 2013-11-18 | 2014-04-30 | 湖北三江航天红阳机电有限公司 | 复杂铸件机加工艺基准确定方法 |
| CN205860986U (zh) * | 2016-08-09 | 2017-01-04 | 郑晟 | 一种教学用建筑工程的三维扫描快速成像装置 |
| CN106989690A (zh) * | 2017-02-20 | 2017-07-28 | 上海大学 | 便携非接触式物体内腔形貌内窥测量数字化设备 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王辉等: "高速飞行器薄壁异形零件加工余量的数字化分析与优化", 《计算机集成制造系统》 * |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109035238B (zh) * | 2018-08-02 | 2021-09-07 | 哈尔滨工业大学 | 一种面向自由曲面零件的加工余量离线分析方法 |
| CN109035238A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-12-18 | 哈尔滨工业大学 | 一种面向自由曲面零件的加工余量离线分析方法 |
| CN109341531A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-02-15 | 北京星航机电装备有限公司 | 一种待加工零件的基准确立方法 |
| CN109737877A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-05-10 | 定襄县格美莱智能科技有限公司 | 零件毛坯检测系统及方法 |
| CN114599464A (zh) * | 2019-10-16 | 2022-06-07 | 吉南特有限公司 | 通过图案辨识及结构辨识的铸件识别而在基于自动化机器铸造方法中改善质量的装置及方法 |
| CN111159852B (zh) * | 2019-12-09 | 2023-08-11 | 上海航天精密机械研究所 | 一种筒状工件内外轮廓逆向建模的装置及方法 |
| CN111159852A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-05-15 | 上海航天精密机械研究所 | 一种筒状工件内外轮廓逆向建模的装置及方法 |
| CN111982012A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-11-24 | 无锡中车时代智能装备有限公司 | 一种构件表面三维测量方法、装置及系统 |
| CN112525077A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-03-19 | 华侨大学 | 一种立体石雕毛坯精确定位和外形尺寸获取的方法 |
| CN113324495A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-08-31 | 广西玉柴机器股份有限公司 | 数字化快速检测气缸体铸件尺寸的方法 |
| CN113532313A (zh) * | 2021-06-07 | 2021-10-22 | 上海新力动力设备研究所 | 一种燃烧室壳体加工基准设计方法 |
| CN114708587B (zh) * | 2022-06-06 | 2022-09-02 | 中科航迈数控软件(深圳)有限公司 | 一种基于图像识别的数控机床工件加工余量确定方法 |
| CN114708587A (zh) * | 2022-06-06 | 2022-07-05 | 中科航迈数控软件(深圳)有限公司 | 一种基于图像识别的数控机床工件加工余量确定方法 |
| CN115130526A (zh) * | 2022-07-21 | 2022-09-30 | 北京汉飞航空科技有限公司 | 一种发动机涡轮叶片加工余量的分析方法 |
| CN115169481A (zh) * | 2022-07-21 | 2022-10-11 | 北京汉飞航空科技有限公司 | 一种发动机涡轮叶片质量检测的分析计算方法 |
| CN115930833A (zh) * | 2023-03-13 | 2023-04-07 | 山东微晶自动化有限公司 | 一种大型腔体类铸造件的质量检测及矫形方法 |
| CN115930833B (zh) * | 2023-03-13 | 2023-05-30 | 山东微晶自动化有限公司 | 一种大型腔体类铸造件的质量检测及矫形方法 |
| CN116630576A (zh) * | 2023-07-24 | 2023-08-22 | 四川吉埃智能科技有限公司 | 一种基于点云数据的铸件结构逆向建模方法 |
| CN116630576B (zh) * | 2023-07-24 | 2023-10-03 | 四川吉埃智能科技有限公司 | 一种基于点云数据的铸件结构逆向建模方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108120373A (zh) | 一种基于激光跟踪测量的复杂异形铸件测量检查方法 | |
| CN109623656B (zh) | 基于厚度在线检测的移动式双机器人协同打磨装置及方法 | |
| CN102927952B (zh) | 一种航空发动机机匣锥形外壁直径在线检测方法 | |
| CN103777570B (zh) | 基于nurbs曲面的加工误差快速检测补偿方法 | |
| CN105806251A (zh) | 基于线激光传感器的四轴测量系统及其测量方法 | |
| CN105354880A (zh) | 一种基于线激光扫描的喷砂机器人自动路径生成方法 | |
| CN104985332B (zh) | 激光切割机的封闭检测方法 | |
| CN110103071B (zh) | 一种变形复杂零件的数字化寻位加工方法 | |
| CN108121291A (zh) | 一种铸件机加工方法 | |
| CN107806843A (zh) | 电子束熔丝增材制造形貌测量装置及其补偿控制方法 | |
| CN104476109A (zh) | 一种蒙皮结构的精确定位加工方法 | |
| CN103465246B (zh) | 铸件毛坯刻线标记方法及刻线标记装置 | |
| CN102141389A (zh) | 一种榫齿叶片的三坐标测量方法 | |
| Wang et al. | 3D machining allowance analysis method for the large thin-walled aerospace component | |
| Brøtan | A new method for determining and improving the accuracy of a powder bed additive manufacturing machine | |
| CN114200891B (zh) | 无模型筒形铸件内腔铣削加工系统及轨迹规划方法 | |
| CN113399685B (zh) | 一种双摆动金刚石刀具切削装置和切削方法 | |
| CA2783428A1 (en) | Control of a machining operation | |
| CN110405259A (zh) | 基于多传感器集成测量的自由曲面类零件加工系统 | |
| CN111336962B (zh) | 火花机在线测量工件的方法及系统 | |
| CN105834839B (zh) | 磨削双角度榫齿对表件的方法 | |
| CN202656009U (zh) | 面向数控车床的零件加工精度在线检测系统 | |
| CN109794856B (zh) | 一种成型磨砂轮修整数据获取方法 | |
| CN107649845A (zh) | 一种大尺寸燃机透平叶片精铸毛坯定位及加工方法 | |
| CN113601257B (zh) | 一种基于变距式飞刀切削的微结构阵列加工装置及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180605 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |