CN109813250B - 一种桥壳检测平台及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种桥壳检测平台及检测方法，属于自动化检测领域。包括机械测量臂X、Y、Z方向位移调节装置，机械测量臂与Z方向位移调节装置上的滑块垂直固定连接，视觉扫描仪和超声激光测量仪与机械测量臂前端连接，机械测量臂中部安装转盘，定位心轴固定安装在升降台中央，气动推杆安装在升降台四角，气动升降立柱固定安装在支撑平台上，支撑平台两端连接在Y方向可移动的旋转卡盘，盖板与支撑平台滑动连接。优点在采用非接触测量的测量方式，避免测耦合剂、测量工具等对桥壳表面污染和损伤；采用两套定位夹紧装置进行桥壳检测，避免定位夹紧装置对桥壳检测结果的影响；实现了对圆弧面、空心圆柱、空心圆锥、平面的厚度测量。

Description

一种桥壳检测平台及检测方法

技术领域

本发明涉及自动化检测领域，具体涉及一种桥壳检测平台和检测方法。

背景技术

对桥壳进行全面、精准和快速检测有助于桥壳加工工艺优化，有助于桥壳结构设计优化，有助于桥壳使用寿命的研究。现阶段，桥壳外形尺寸检测采用人工检测的方法，主要利用测量仪器或模具对桥壳进行外形尺寸和部分截面厚度的检测，无法对桥壳各个部分截面厚度进行准确、快速检测。人工检测流程繁琐、效率低和检测手段单一成为困扰车桥行业的难题。

发明内容

本发明提供一种桥壳检测平台及检测方法，以解决目前存在的车桥测量效率低、难度大的问题。

本发明采取的技术方案是：视觉扫描仪和超声激光测量仪与机械测量臂前端连接，机械测量臂X方向位移调节装置固定连接在支撑平台上，Y方向位移调节装置垂直固定在X方向位移调节装置上，Z方向位移调节装置固定连接在Y方向位移调节装置上，机械测量臂与Z方向位移调节装置上的滑块垂直固定连接，始终与支撑平台保持平行，机械测量臂中部安装转盘，定位心轴固定安装在升降台中央，气动推杆安装在升降台四角，气动升降立柱固定安装在支撑平台上，支撑平台两端连接在Y方向可移动的旋转卡盘，气动升降立柱、旋转卡盘、升降台三者的中心面位于同一平面，盖板与支撑平台滑动连接、且位于升降台的上方。

所述升降台的结构是：电机位于支撑板上方，两个蜗轮蜗杆箱位于电机两侧，电机的两个输出端与两个蜗轮蜗杆箱内的蜗轮相连，两个蜗轮蜗杆箱内的蜗杆与平台相连，支撑板四角下方有四个导向立柱，平台的升降是通过电机驱动蜗轮蜗杆箱内的蜗轮蜗杆机构实现，保证升降台平稳运行。

一种桥壳检测方法，包括外形检测和截面厚度检测：

(一)、外形检测，包括下列步骤：

(1)盖板打开，电机带动蜗轮蜗杆箱内的机构完成升降台升起动作，桥壳琵琶孔穿过定位心轴，桥壳平稳安放在升降台上，气动推杆动作使桥壳完全定位，并且推杆两端的夹具夹紧桥壳，桥壳第一次定位夹紧完成后，三个位移调节装置带动测量装置对左端圆管一区和右端圆管一区进行外形检测；

(2)气动升降立柱升起，气动推杆两端夹紧装置松开，支撑平台两端的旋转卡盘移动到指定位置并且夹紧桥壳两端，桥壳第二次定位夹紧；气动推杆回收，升降台下降，盖板闭合，桥壳第二次定位夹紧完成后，琵琶孔前平面和桥壳臂前平面完全暴露，进行琵琶孔前平面和桥壳臂前平面的外形检测；

(3)气动升降立柱下降，旋转卡盘顺时针旋转90度，桥壳琵琶孔面与平台支撑面垂直，气动升降立柱升起，琵琶孔一个外圆周面及直臂一个侧面完全暴露，完成琵琶孔外圆周及直臂侧面的外形检测；

(4)气动升降立柱下降，旋转卡盘再次顺时针旋转90度，气动升降立柱升起，琵琶孔后平面和直臂后平面完全暴露，完成琵琶孔后平面和直臂后平面的外形检测；

(5)盖板打开，升降台升起，桥壳琵琶孔穿过定位心轴，桥壳平稳安放在升降台上，气动推杆动作使桥壳完全定位，并且推杆两端的夹具夹紧桥壳，第三次定位夹紧完成后，左端圆管二区和右端圆管二区完全暴露，完成对左端圆管二区和右端圆管二区进行外形检测；

(6)气动升降立柱升起，支撑平台两端的旋转卡盘移动到指定位置并且夹紧桥壳两端，升降台下降，盖板闭合，桥壳第四次定位夹紧完成后，旋转卡盘顺时针旋转90度，琵琶孔另一个外圆周面及直臂另一个侧面完全暴露，完成琵琶孔另一个外圆周面及直臂另一个侧面的外形检测；

(二)、截面厚度检测，包括下列步骤：

(1)盖板打开，升降台升起，桥壳琵琶孔穿过定位心轴，桥壳平稳安放在升降台上，气动推杆动作使桥壳完全定位，旋转卡盘移动到指定位置并夹紧桥壳，气动推杆收回，升降台下降，盖板闭合；激光超声仪移动到左端圆管三区和右端圆管三区上方，开始对激光超声仪正下方的第一组检测点进行测厚，该第一组检测点完成后，旋转卡盘顺时针旋转45度，使第二组检测点位于激光超声仪正下方，再次进行测厚，如此进行，当第八组检测点的测厚工作完成后，左端圆管三区和右端圆管三区测厚工作完成；

(2)盖板打开，升降台升起，桥壳琵琶孔穿过定位心轴，桥壳平稳安放在升降台上，旋转卡盘退回至原始位置，气动推杆动作使桥壳完全定位，旋转卡盘移动到两端位置并夹紧，激光超声仪移动到左端圆管四区和右端圆管四区上方，开始对激光超声仪正下方的第一组检测点进行测厚，该第一组检测点完成后，旋转卡盘顺时针旋转45度，使第二组检测点位于激光超声仪正下方，再次进行测厚，如此进行，当第八组检测点的测厚工作完成后，左端圆管四区和右端圆管四区测厚工作完成；

(3)激光超声仪移动至琵琶孔前平面和桥壳臂前平面上方，完成琵琶孔前平面和桥壳臂前平面检测点厚度测量；

(4)旋转卡盘顺时针旋转90度，完成对琵琶孔一个外圆周面及直臂一个侧面检测点厚度测量，琵琶孔一个外圆周面及直臂一个侧面为圆弧面，机械测量臂上安装的转盘使激光超声测厚仪以设定的角度旋转，实现圆弧面上检测点厚度测量；

(5)旋转卡盘顺时针旋转90度，完成对琵琶孔后平面和直臂后平面检测点厚度测量；

(6)旋转卡盘顺时针旋转90度，完成对琵琶孔另一个外圆周面及直臂另一个侧面检测点厚度测量；琵琶孔另一个外圆周面及直臂另一个侧面为圆弧面，机械测量臂上安装的转盘使激光超声测厚仪以设定的角度旋转，实现圆弧面上检测点厚度测量；

(三)、输出检测结果：

根据厚度测量结果以及插值数值原理，得出桥壳各个截面的厚度，并且与外形检测结果结合获得桥壳三维模型，三维模型与桥壳设计图纸进行比对，输出比对结果，完成桥壳检测。

本发明的优点在于结构新颖，采用非接触测量的测量方式，避免测耦合剂、测量工具等对桥壳表面污染和损伤；采用两套定位夹紧装置进行桥壳检测，避免定位夹紧装置对桥壳检测结果的影响；实现了对圆弧面、空心圆柱、空心圆锥、平面的厚度测量。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明桥壳外形检测区域划分图；

图3是本发明桥壳截面厚度检测区域划分图；

图4本发明桥壳琵琶孔外圆周及直臂侧面的外形检测定位夹紧示意图；

图5本发明桥壳外形检测中第一次定位夹紧示意图；

图6本发明桥壳外形检测中第二次定位夹紧示意图；

图7本发明桥壳圆弧面上检测点厚度测量的定位夹紧示意图；

图8本发明桥壳左端圆管四区和右端圆管四区厚度测量的装夹示意图；

图9本发明桥壳左端圆管三区和右端圆管三区厚度测量的装夹示意图。

具体实施方式

如图1所示，视觉扫描仪6和超声激光测量仪7与机械测量臂11前端连接，机械测量臂X方向位移调节装置3固定连接在支撑平台2上，Y方向位移调节装置12垂直固定在X方向位移调节装置3上，Z方向位移调节装置10固定连接在Y方向位移调节装置12上，机械测量臂11与Z方向位移调节装置10上的滑块9垂直固定连接，始终与支撑平台2保持平行，机械测量臂11中部安装转盘8，定位心轴5固定安装在升降台14中央，气动推杆15安装在升降台14四角，气动升降立柱13固定安装在支撑平台2上，支撑平台2两端连接在Y方向可移动的旋转卡盘1，气动升降立柱13、旋转卡盘1、升降台14三者的中心面位于同一平面，盖板16与支撑平台2滑动连接、且位于升降台14的上方。

所述升降台14的结构是：电机1402位于支撑板1405上方，两个蜗轮蜗杆箱1403位于电机1402两侧，电机1402的两个输出端与两个蜗轮蜗杆箱1403内的蜗轮相连，两个蜗轮蜗杆箱1403内的蜗杆与平台1401相连，支撑板1405四角下方有四个导向立柱1404，平台1401的升降是通过电机1402驱动蜗轮蜗杆箱1403内的蜗轮蜗杆机构实现，保证升降台平稳运行。

如图2所示；被检测桥壳进行外形检测时被划分为八个检测区域；

如图3所示；被检测桥壳进行截面测厚时被划分为八个检测区域；

如图5所示，旋转卡盘1和气动升降立柱13组成的定位夹紧装置，保证对某一区域检测时，该区域没有夹具体或定位元件的遮挡，避免后期处理，使检测结果更加可靠。

如图6所示，升降台14下降，盖板16闭合，使其无法对桥壳检测造成干扰；旋转卡盘1没有出现在检测区域，气动升降立柱13最大尺寸不超过支撑部位最大尺寸，这些避免气动升降立柱13被检测造成检测结果有误差。

如图7所示，机械测量臂11上安装转盘8，圆角测厚时，保证激光的入射方向与圆角的切平面垂直，如图8所示，在左端圆管四区和右端圆管四区厚度测量，该区域为空心圆锥曲面，保证激光入射方向与圆锥母线垂直。

一种桥壳检测方法，包括外形检测和截面厚度检测：

(一)、外形检测，包括下列步骤：

(1)盖板16打开，电机1402带动蜗轮蜗杆箱1403内的机构完成升降台14升起动作，桥壳4琵琶孔穿过定位心轴5，桥壳4平稳安放在升降台14上，气动推杆15动作使桥壳4完全定位，并且推杆两端的夹具夹紧桥壳4，如图5所示，桥壳4第一次定位夹紧完成后，三个位移调节装置带动测量装置对左端圆管一区401和右端圆管一区402进行外形检测；

(2)气动升降立柱13升起，气动推杆15两端夹紧装置松开，支撑平台两端的旋转卡盘1移动到指定位置并且夹紧桥壳4两端，桥壳4第二次定位夹紧；气动推杆15回收，升降台14下降，盖板16闭合，如图6所示，桥壳4第二次定位夹紧完成后，琵琶孔前平面和桥壳臂前平面405完全暴露，进行琵琶孔前平面和桥壳臂前平面405的外形检测；

(3)气动升降立柱13下降，旋转卡盘1顺时针旋转90度，桥壳4琵琶孔面与平台支撑面垂直，气动升降立柱13升起，琵琶孔一个外圆周面及直臂一个侧面406完全暴露，完成琵琶孔外圆周及直臂侧面406的外形检测，如图4所示；

(4)气动升降立柱13下降，旋转卡盘1再次顺时针旋转90度，气动升降立柱13升起，琵琶孔后平面和直臂后平面407完全暴露，完成琵琶孔后平面和直臂后平面407的外形检测；

(5)盖板16打开，升降台14升起，桥壳琵琶孔穿过定位心轴5，桥壳4平稳安放在升降台14上，气动推杆15动作使桥壳4完全定位，并且推杆两端的夹具夹紧桥壳4，第三次定位夹紧完成后，左端圆管二区403和右端圆管二区404完全暴露，完成对左端圆管二区403和右端圆管二区404进行外形检测；

(6)气动升降立柱13升起，支撑平台2两端的旋转卡盘1移动到指定位置并且夹紧桥壳4两端，升降台14下降，盖板16闭合，桥壳4第四次定位夹紧完成后，旋转卡盘1顺时针旋转90度，琵琶孔另一个外圆周面及直臂另一个侧面408完全暴露，完成琵琶孔另一个外圆周面及直臂另一个侧面408的外形检测；

(二)、截面厚度检测，包括下列步骤：

(1)盖板16打开，升降台14升起，桥壳4琵琶孔穿过定位心轴5，桥壳4平稳安放在升降台上，气动推杆15动作使桥壳4完全定位，如图9所示：旋转卡盘1移动到指定位置并夹紧桥壳4，气动推杆15收回，升降台14下降，盖板16闭合；激光超声仪7移动到左端圆管三区409和右端圆管三区410上方，开始对激光超声仪7正下方的第一组检测点进行测厚，该第一组检测点完成后，旋转卡盘1顺时针旋转45度，使第二组检测点位于激光超声仪7正下方，再次进行测厚，如此进行，当第八组检测点的测厚工作完成后，左端圆管三区409和右端圆管三区410测厚工作完成；

(2)盖板16打开，升降台14升起，桥壳4琵琶孔穿过定位心轴5，桥壳4平稳安放在升降台14上，旋转卡盘1退回至原始位置，气动推杆15动作使桥壳4完全定位，如图8所示：旋转卡盘1移动到两端位置并夹紧，激光超声仪7移动到左端圆管四区411和右端圆管四区412上方，开始对激光超声仪7正下方的第一组检测点进行测厚，该第一组检测点完成后，旋转卡盘1顺时针旋转45度，使第二组检测点位于激光超声仪7正下方，再次进行测厚，如此进行，当第八组检测点的测厚工作完成后，左端圆管四区411和右端圆管四区412测厚工作完成；

(3)激光超声仪7移动至琵琶孔前平面和桥壳臂前平面405上方，完成琵琶孔前平面和桥壳臂前平面405检测点厚度测量；

(4)旋转卡盘1顺时针旋转90度，完成对琵琶孔一个外圆周面及直臂一个侧面406检测点厚度测量，琵琶孔一个外圆周面及直臂一个侧面406为圆弧面，机械测量臂11上安装的转盘8使激光超声测厚仪7以设定的角度旋转，实现圆弧面上检测点厚度测量；

(5)旋转卡盘1顺时针旋转90度，完成对琵琶孔后平面和直臂后平面407检测点厚度测量；

(6)旋转卡盘1顺时针旋转90度，完成对琵琶孔另一个外圆周面及直臂另一个侧面408检测点厚度测量；琵琶孔另一个外圆周面及直臂另一个侧面408为圆弧面，机械测量臂11上安装的转盘8使激光超声测厚仪7以设定的角度旋转，实现圆弧面上检测点厚度测量；

(三)、输出检测结果：

根据厚度测量结果以及插值数值原理，得出桥壳各个截面的厚度，并且与外形检测结果结合获得桥壳三维模型，三维模型与桥壳设计图纸进行比对，输出比对结果，完成桥壳检测。

Claims (1)

1.一种桥壳检测方法，采用的桥壳检测平台结构是：视觉扫描仪和超声激光测量仪与机械测量臂前端连接，机械测量臂X方向位移调节装置固定连接在支撑平台上，Y方向位移调节装置垂直固定在X方向位移调节装置上，Z方向位移调节装置固定连接在Y方向位移调节装置上，机械测量臂与Z方向位移调节装置上的滑块垂直固定连接，始终与支撑平台保持平行，机械测量臂中部安装转盘，定位心轴固定安装在升降台中央，气动推杆安装在升降台四角，气动升降立柱固定安装在支撑平台上，支撑平台两端连接在Y方向可移动的旋转卡盘，气动升降立柱、旋转卡盘、升降台三者的中心面位于同一平面，盖板与支撑平台滑动连接、且位于升降台的上方；

所述升降台的结构是：电机位于支撑板上方，两个蜗轮蜗杆箱位于电机两侧，电机的两个输出端与两个蜗轮蜗杆箱内的蜗轮相连，两个蜗轮蜗杆箱内的蜗杆与平台相连，支撑板四角下方有四个导向立柱，平台的升降是通过电机驱动蜗轮蜗杆箱内的蜗轮蜗杆机构实现，保证升降台平稳运行；

其特征在于，包括外形检测和截面厚度检测：

（一）、外形检测，包括下列步骤：

(1)盖板打开，电机带动蜗轮蜗杆箱内的机构完成升降台升起动作，桥壳琵琶孔穿过定位心轴，桥壳平稳安放在升降台上，气动推杆动作使桥壳完全定位，并且推杆两端的夹具夹紧桥壳，桥壳第一次定位夹紧完成后，三个位移调节装置带动测量装置对左端圆管一区和右端圆管一区进行外形检测；

(2)气动升降立柱升起，气动推杆两端夹紧装置松开，支撑平台两端的旋转卡盘移动到指定位置并且夹紧桥壳两端，桥壳第二次定位夹紧；气动推杆回收，升降台下降，盖板闭合，桥壳第二次定位夹紧完成后，琵琶孔前平面和桥壳臂前平面完全暴露，进行琵琶孔前平面和桥壳臂前平面的外形检测；

(3)气动升降立柱下降，旋转卡盘顺时针旋转90度，桥壳琵琶孔面与平台支撑面垂直，气动升降立柱升起，琵琶孔一个外圆周面及直臂一个侧面完全暴露，完成琵琶孔外圆周及直臂侧面的外形检测；

（4）气动升降立柱下降，旋转卡盘再次顺时针旋转90度，气动升降立柱升起，琵琶孔后平面和直臂后平面完全暴露，完成琵琶孔后平面和直臂后平面的外形检测；

(5)盖板打开，升降台升起，桥壳琵琶孔穿过定位心轴，桥壳平稳安放在升降台上，气动推杆动作使桥壳完全定位，并且推杆两端的夹具夹紧桥壳，第三次定位夹紧完成后，左端圆管二区和右端圆管二区完全暴露，完成对左端圆管二区和右端圆管二区进行外形检测；

(6)气动升降立柱升起，支撑平台两端的旋转卡盘移动到指定位置并且夹紧桥壳两端，升降台下降，盖板闭合，桥壳第四次定位夹紧完成后，旋转卡盘顺时针旋转90度，琵琶孔另一个外圆周面及直臂另一个侧面完全暴露，完成琵琶孔另一个外圆周面及直臂另一个侧面的外形检测；

（二）、截面厚度检测，包括下列步骤：

(1)盖板打开，升降台升起，桥壳琵琶孔穿过定位心轴，桥壳平稳安放在升降台上，气动推杆动作使桥壳完全定位，旋转卡盘移动到指定位置并夹紧桥壳，气动推杆收回，升降台下降，盖板闭合；激光超声仪移动到左端圆管三区和右端圆管三区上方，开始对激光超声仪正下方的第一组检测点进行测厚，该第一组检测点完成后，旋转卡盘顺时针旋转45度，使第二组检测点位于激光超声仪正下方，再次进行测厚，如此进行，当第八组检测点的测厚工作完成后，左端圆管三区和右端圆管三区测厚工作完成；

(2) 盖板打开，升降台升起，桥壳琵琶孔穿过定位心轴，桥壳平稳安放在升降台上，旋转卡盘退回至原始位置，气动推杆动作使桥壳完全定位，旋转卡盘移动到两端位置并夹紧，激光超声仪移动到左端圆管四区和右端圆管四区上方，开始对激光超声仪正下方的第一组检测点进行测厚，该第一组检测点完成后，旋转卡盘顺时针旋转45度，使第二组检测点位于激光超声仪正下方，再次进行测厚，如此进行，当第八组检测点的测厚工作完成后，左端圆管四区和右端圆管四区测厚工作完成；

(3) 激光超声仪移动至琵琶孔前平面和桥壳臂前平面上方，完成琵琶孔前平面和桥壳臂前平面检测点厚度测量；

(4)旋转卡盘顺时针旋转90度，完成对琵琶孔一个外圆周面及直臂一个侧面检测点厚度测量，琵琶孔一个外圆周面及直臂一个侧面为圆弧面，机械测量臂上安装的转盘使激光超声测厚仪以设定的角度旋转，实现圆弧面上检测点厚度测量；

(5) 旋转卡盘顺时针旋转90度，完成对琵琶孔后平面和直臂后平面检测点厚度测量；

(6)旋转卡盘顺时针旋转90度，完成对琵琶孔另一个外圆周面及直臂另一个侧面检测点厚度测量；琵琶孔另一个外圆周面及直臂另一个侧面为圆弧面，机械测量臂上安装的转盘使激光超声测厚仪以设定的角度旋转，实现圆弧面上检测点厚度测量；

（三）、输出检测结果：

根据厚度测量结果以及插值数值原理，得出桥壳各个截面的厚度，并且与外形检测结果结合获得桥壳三维模型，三维模型与桥壳设计图纸进行比对，输出比对结果，完成桥壳检测。