CN116330045B - 一种激光在机测量薄壁回转件轮廓及壁厚的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光在机测量薄壁回转件轮廓及壁厚的方法与装置，该装置包括激光传感器、传感器夹持组件、机床组件、投影组件、喷墨组件和上位机。将激光传感器装夹于机床上，进行在机测量；分别对待测工件内外壁进行扫描；对测量数据进行处理计算轮廓数据及壁厚值；将壁厚补偿值喷墨并投影到工件实体上。本发明与现有技术相比具有测量过程简单、所需工具少、测量效率高、测量结果直观等优点，提高了当前大型薄壁回转结构件轮廓与壁厚激光在机测量过程的自动化程度。

Description

一种激光在机测量薄壁回转件轮廓及壁厚的方法与装置

技术领域

本发明属于激光测量技术领域，尤其涉及一种适用于航天领域的激光在机测量薄壁回转件轮廓及壁厚的方法与装置。

背景技术

大型薄壁回转结构件因其质量轻、耗材少等优点，被广泛应用于航天领域的舱体制造中，以降低零部件总重量，减少能源消耗。在大型薄壁回转结构件的轮廓及壁厚测量中，因其径向尺寸远大于壁厚尺寸、加工周期长、刚性差，精确且快速的测量成为航天零件加工的需要。在进行精加工之前需要对零件进行轮廓及壁厚测量，来判断是否需要进行补偿加工以及各区域补偿值的选取。目前常用于轮廓及壁厚测量的主要有位移传感器测量、超声测量、激光测量等。但上述测量方法存在以下缺点：

（1）、位移传感器测量需设计较复杂的机械结构，如专利CN 111486808 B一种薄壁回转体壁厚差测量组件及检测装置，该装置为接触式测量，测头易磨损且容易受机械振动干扰，在测量内部有精铣网格的薄壁回转件时，旋转薄壁回转结构件，相邻网格之间的筋条阻碍测量，需控制摆臂张开、闭合，对单个网格进行逐个测量，该测量效率较慢且自动化程度较低。

（2）、特制的测量台需要将待测工件从机床上卸下并安装于测量台上，多次装夹过程较繁琐，针对大型工件测量效率低，如专利申请CN 112815886 A一种薄壁回转体工件壁厚测量系统，该测量系统通过将工件内部抽真空，利用气压固定，不适用于筒状工件，且需将工件从机床上卸下安装于回转台上进行测量，测量效率低。

（3）、目前的激光测量多为双传感器对射或单传感器对透明材质的测量，如专利CN111006597 A一种薄壁圆筒壁厚测量系统及壁厚均匀性判定方法，采用双测厚仪对射，对于尺寸范围超出测厚仪平移距离的工件无法测量，承力架及滚转机构若安装在机床上会干涉日常加工，拆装工件又会影响测量效率。专利CN114440790 A同时检测薄壁回转体内外壁面形与厚度分布的方法与装置，分别使用光谱共聚焦测头和超声测头对透明/不透明材质的薄壁回转体进行测量。单个光谱共聚焦测头仅适用于透明材质的薄壁回转体，而大部分航天用薄壁回转体都是不透明材料，使用超声测头时，若针对内壁存在网格结构的工件，需要将测头伸进内壁进行接触式测量，对于大型工件不能保证行程全覆盖，在外侧测量则需要标记对应网格所在位置，否则可能会测到筋条部分的无效壁厚值，不可避免降低测量效率。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提出了一种激光在机测量薄壁回转件轮廓及壁厚的方法与装置，提高了当前大型薄壁回转件轮廓与壁厚激光在机测量过程的自动化程度，并将壁厚数据可视化，使人更加直观地获取待测工件的壁厚分布情况，提高加工效率并保证产品质量。

所述薄壁回转件（下文称为待测工件）为圆筒状工件或者锥形工件，其内壁为非光滑表面，存在网格凹槽和筋条凸起。

本发明所采用的技术方案是：

激光在机测量薄壁回转件轮廓及壁厚的装置，实时采集激光传感器测量值和机床空间位置坐标数据，对数据进行融合处理，生成待测工件轮廓点云数据和壁厚值分布，并根据壁厚值计算出补偿加工值，实现对薄壁回转结构件的轮廓及壁厚测量。利用三维注册技术，将内壁网格壁厚值分布情况以不同颜色的光点形式投影到待测工件上，并利用设计的喷墨组件将壁厚值喷涂到待测工件内壁对应网格上。

具体来说，一种激光在机测量薄壁回转件轮廓及壁厚的装置，包括：激光传感器、传感器夹持组件、机床组件、喷墨组件、投影组件和上位机。

所述激光传感器安装在传感器夹持组件上，用于测量待测工件的内外形面及壁厚信息。

所述传感器夹持组件安装在机床组件上，用于将激光传感器装夹于机床主轴上，进行激光在机壁厚测量。

所述机床组件用于固定待测工件和激光传感器，采集机床各轴空间位置坐标。

所述的喷墨组件置于传感器夹持组件内部，用于将测量出的工件网格壁厚值数值喷涂在网格内壁上。

所述投影组件用于将壁厚补偿值分布情况投影到待测工件实体；

所述上位机与机床电气柜通信，并且通过网线和激光传感器相连，用于采集激光传感器测量值。

上述的激光在机测量薄壁回转件轮廓及壁厚的装置，所述传感器夹持组件包括传感器夹具、刀柄、角铣头；所述角铣头安装在机床主轴上，传感器夹具夹持在刀柄上，所述激光传感器安装于传感器夹具上，通过刀柄夹持在角铣头上。

上述的激光在机测量薄壁回转件轮廓及壁厚的装置，所述机床组件包括机床外壳、旋转工作台、机床转轴、机床主轴、分线器、数据采集卡、机床电气柜。

所述旋转工作台安装在机床转轴上，机床外壳固定在旋转工作台背面；待测工件装夹在旋转工作台上，可随旋转工作台的转动而旋转。

所述分线器将机床各轴空间位置信号在传输过程中一分为二，一路信号按原路返回机床，一路信号分出传给数据采集卡；所述数据采集卡将分出的一路信号传输给上位机，实现上位机对机床各轴空间位置坐标的采集。

旋转工作台带动待测工件旋转一周，所述激光传感器保持静止，上位机与机床电气柜、激光传感器通信，记录待测工件这一周的网格壁厚信息，机床主轴带动激光传感器沿平行于待测工件母线方向进给，进行下一圈测量，内壁测量完成后，激光传感器移出进行外壁测量。

上述的激光在机测量薄壁回转件轮廓及壁厚的装置，所述喷墨组件包括数字滚轮、喷墨器、控制元件；数字滚轮、喷墨器和控制元件都安装在传感器夹具的中空结构中，并与机床电气柜及上位机通信，喷墨器储存墨粉；所述控制元件在已计算出网格对应壁厚后，上位机发出指令，控制元件控制数字滚轮旋转至对应数字，喷墨器喷出墨粉，通过有数字形状孔洞的数字滚轮，在网格壁上形成喷墨数字。

上述的激光在机测量薄壁回转件轮廓及壁厚的装置，所述投影组件包括投影仪、工业相机，投影仪和工业相机安装于三脚架上。

所述投影仪以投影点的颜色来区分壁厚值范围，壁厚值在误差范围内为绿色，大于最大壁厚值为黄色，低于最小壁厚值为红色。

激光在机测量薄壁回转件轮廓及壁厚的方法，包括以下步骤：

步骤1：将激光传感器通过传感器夹具与刀柄装夹于机床上，进行在机测量；

步骤2：旋转工作台带动待测工件转动，激光传感器对待测工件内壁和外壁进行扫描；

步骤3：处理测量数据，计算轮廓数据及壁厚值，将壁厚数据通过喷墨组件喷涂到工件内壁网格上；

步骤4：将壁厚补偿值投影到工件实体上。

详言之，上述激光在机测量薄壁回转件轮廓及壁厚的方法，包括以下步骤：

步骤1，将激光传感器安装在传感器夹具上，用刀柄夹持传感器夹具，并安装到角铣头上，上位机与机床电气柜连线，分线器与数据采集卡连接到机床电气柜，分线器将机床各轴空间位置信号在传输过程中一分为二，一路信号按原路返回机床，一路信号分出传给数据采集卡，从而将该路信号传输给上位机，采集机床各轴空间位置坐标。

步骤2，对激光传感器进行安装位姿标定，并将激光传感器移动到内壁初始测量位置处。利用分线器和数据采集卡采集机床各轴空间位置坐标信号，获取机床各轴空间位置数据。通过机床M410指令，上位机开始记录机床各轴空间位置数据和激光传感器数据，旋转工作台带动待测工件转动一周，激光传感器扫描该圈的内壁信息，单圈测量结束后机床执行M411指令，上位机停止数据采集。激光传感器沿待测工件母线平行方向进给，旋转工作台再次旋转一周，重复此操作直至内壁扫描结束。激光传感器从待测工件中移出，并移动到与内壁初始测量位置对应的外壁初始测量位置，重复旋转工作台在内壁测量时的动作，扫描待测工件外壁。

步骤3，上位机对采集到的两种数据：机床各轴空间位置坐标和激光传感器测量数据，进行滤波去噪，去除无效值及异常值，两者进行融合计算，得到待测工件上测点在工件坐标系下的空间坐标值，拟合成轮廓点云，在UG中通过待测工件理论模型获取特征点制作模型点云，将轮廓点云与模型点云放在同一坐标系下，两者重叠对比，并结合机床各轴空间位置坐标和激光传感器测量值进行壁厚计算，得到待测工件的壁厚分布情况，计算待测工件的实测壁厚值与理论壁厚值的差值即为补偿值。

步骤4，控制元件在已计算出网格对应壁厚后，上位机发出指令，控制元件控制数字滚轮旋转至对应数字，喷墨器喷出墨粉，通过有数字形状孔洞的数字滚轮，在网格壁上形成喷墨数字，待测工件通过工作台旋转，喷墨组件依次将网格对应壁厚喷涂在待测工件内壁。

步骤5，根据待测工件理论壁厚的误差允许范围，用颜色来代表壁厚补偿值范围的不同，绿色表示在壁厚补偿值范围内，无需补偿加工，黄色表示壁厚值大于最大壁厚值，可进行补偿加工，红色表示壁厚值小于最小壁厚值，该测点处壁厚值过薄。标定相机和投影仪，投影到待测工件实体上。

有益效果：与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）本发明基于大型薄壁回转件加工过程中壁厚数据测量和程序补偿要求，结合工厂四轴数控铣镗床，提供一种激光在机测量大型薄壁回转件轮廓及壁厚的方法与装置，零件加工完成后无需拆装，装夹激光传感器后直接进行壁厚在机测量，实现测量过程的自动化。

（2）本发明采用的激光在机测量薄壁回转件轮廓及壁厚的方法与装置，具有扫描效率高、操作简单、无需拆装工件、测量过程自动化程度高、测量结果可视化的优点，不仅适用于圆筒状工件，也适用于变直径的锥形工件等。

（3）本发明利用单个激光传感器扫描工件内外壁，且结合了激光传感器测量数据和机床各轴空间位置坐标，可获取待测工件上的测点在工件坐标系中的三维坐标，同时将测量结果直观地反映在工件实体上，将壁厚数据可视化，使人更加直观地获取待测工件的加工情况，提高加工效率并保证产品质量。

附图说明

图1为本发明一种激光在机测量薄壁回转件轮廓及壁厚的装置的结构图；

图2为本发明实施例的测量点云与模型点云对比图；

图3为本发明激光传感器及夹具放大图；

图4为本发明激光传感器及夹具的侧视图；

图5为本发明喷墨组件实施示意图；

图6为本发明激光传感器的激光线方向和激光束方向示意图；

图7为本发明壁厚测量原理图；

图8为本发明实施例的投影效果图；

图9为本发明的测量流程图；

图10为实施例所得薄壁回转件的壁厚值空间分布图；

图11为实施例所得空间壁厚补偿图；

图12为实施例所得壁厚补偿云图。

图中，1-机床外壳；2-旋转工作台；3-待测工件；4-传感器夹具；5-刀柄；6-激光传感器；7-角铣头；8-机床主轴；9-机床转轴；10-工业相机；11-投影仪；12-三脚架；13-上位机；14-电气柜；15-数字滚轮；16-喷墨器；17-控制元件；18-分线器；19-数据采集卡。

具体实施方式

为使本发明的目的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。

实施例

如图1所示，一种激光在机测量薄壁回转件轮廓及壁厚的装置，包括：激光传感器6、传感器夹持组件、机床组件、投影组件、喷墨组件。

所述的传感器夹持组件包括：传感器夹具4、刀柄5、角铣头7，所述激光传感器6安装于传感器夹具4上，并通过刀柄5夹持在角铣头7上。具体来说，传感器夹具4夹持在刀柄5上，用于激光传感器6的在机测量；刀柄5安装在角铣头7上，用于改变机床主轴8方向，来改变激光束入射平面。所述角铣头7安装在机床主轴8上。

所述传感器夹持组件用于固定激光传感器6，并将激光传感器6装夹到机床主轴8上。激光传感器6用于待测工件3的内外形轮廓及壁厚测量，其安装在传感器夹具4上，用于激光传感器6的固定，及传感器激光束的入射角度调整。

所述机床组件用于装夹待测工件3和激光传感器6，旋转待测工件3进行测量，采集机床各轴空间位置坐标。机床组件包括：机床外壳1、旋转工作台2、机床主轴8、机床转轴9、电气柜14、分线器18、数据采集卡19。所述旋转工作台2安装在机床转轴9上，机床外壳1固定在旋转工作台2背面。待测工件3装夹在旋转工作台2上，可随旋转工作台2的转动而旋转；所述待测工件3为大型薄壁回转件，内壁为非光滑表面，存在网格凹槽和筋条凸起。所述分线器18一端通过电缆连接到电气柜14，另一端通过电缆连接到数据采集卡19，数据采集卡19另一端与上位机13通过网线相连，用于和机床通信并采集机床各轴空间位置坐标；上位机13通过网线和激光传感器6相连，用于采集激光传感器6测量值。

具体来说，是将待测工件3底面贴于旋转工作台2台面安装。旋转工作台2带动待测工件3旋转一圈，激光传感器6保持静止，上位机13与机床电气柜14、激光传感器6通信，记录待测工件3该圈网格壁厚信息，机床主轴带动激光传感器6沿平行于待测工件3母线方向进给，进行下一圈测量，内壁测量完成后，激光传感器6移出进行外壁测量。

投影组件用于投影被测点的补偿值范围到待测工件3实体。所述的投影组件包括：工业相机10、投影仪11、三脚架12和上位机13，工业相机10和投影仪11分别安装在三脚架12上，用于投影壁厚补偿值范围到待测工件3实体上。投影仪11以投影点的颜色来区分壁厚值范围，壁厚值在误差范围内为绿色，大于最大壁厚值为黄色，低于最小壁厚值为红色（如图8所示）。

图5为本发明喷墨组件实施示意图；参照图5所示，所述喷墨组件包括数字滚轮15、喷墨器16、控制元件17。数字滚轮15、喷墨器16和控制元件17都安装在传感器夹具4的中空结构中，并与机床电气柜14及上位机13通信，喷墨器16储存墨粉。

所述控制元件17在已计算出网格对应壁厚后，上位机13发出指令，控制元件17控制数字滚轮15旋转至对应数字，喷墨器16喷出墨粉，通过有数字形状孔洞的数字滚轮15，在网格壁上形成喷墨数字。所述喷墨器16的墨粉在测量结束后可以轻易去除。

图9为本发明的测量流程图。参照图9所示，一种激光在机测量薄壁回转件轮廓及壁厚的方法，包括以下步骤：

步骤1，移动机床主轴8带动激光传感器6到内壁初始测量位置，机床执行M410指令，上位机13检测到测量开始信号，开始记录激光传感器6的测量值，利用分线器18和数据采集卡19采集机床各轴空间位置坐标。旋转工作台2带动待测工件3旋转一周，结束后机床运行M411指令，上位机13检测到测量结束信号，停止数据采集。

步骤2，机床主轴8带动激光传感器6沿平行于待测工件3母线(沿曲面从上底面到下底面并垂直于底面的线)的方向进给，重复步骤1的操作，直至内壁所有圈扫描完毕。

步骤3，激光传感器6退出待测工件3，旋转工作台2转动半周；

步骤4，激光传感器6移动到外壁初始测量位置（与内壁初始测量位置对应），机床执行M410指令，上位机13检测到测量开始信号，开始记录待测工件3外壁的测量数据，旋转工作台2转动一周，结束后机床运行M411指令，上位机13检测到测量结束信号，停止数据采集。机床主轴8带动激光传感器6沿平行于待测工件3母线的方向进给，重复步骤4的操作，直至外壁所有圈扫描完毕。

步骤5，所有数据采集完毕后，进行壁厚计算。

控制激光传感器6测量网格槽的工作距离在测量范围内，而测量内部筋条时工作距离为无效工作距离，在数据处理时结合角度值，将每一圈测量数据通过无效值划分网格与筋条区域；

内外壁测量圈数相同的两组数据，某一测点处内圈对应的机床各轴空间位置坐标，，，以及激光传感器测量值，，对应外圈该点处机床各轴空间位置坐标 为，，，以及激光传感器测量值，，，则该点处对应的壁厚值计算公式应 为：

，，，分别为进行内圈测量时机床X、Y、Z、C轴的当前空间位置坐标值；

为内圈测量时激光传感器在激光线方向的示数，如图6；

为内圈测量时激光传感器在激光束方向的示数，如图6；

，，，分别为进行外圈测量时机床X、Y、Z、C轴的当前空间位置坐标值；

为外圈测量时激光传感器在激光线方向的示数，如图6；

为内圈测量时激光传感器在激光束方向的示数，如图6；

d为激光传感器最佳测量距离；

T为测量点对应壁厚值；

步骤6，该点机床各轴空间位置坐标分别为X，Y，Z，θ，对应的激光传感器测量值为，，则为拟合待测工件3的外形，此时待测工件3在工件坐标系下坐标计算如下：

X，Y，Z，θ分别为测量点对应的机床X、Y、Z、C轴空间位置坐标值；

为测量点对应的激光传感器在激光线方向的示数，如图6；

为测量点对应的激光传感器在激光束方向的示数，如图6；

，，为待测工件3在工件坐标系下的测量点坐标；

将以上待测工件3的测量轮廓点在工件坐标系下绘制成测量点云，该点云与工件坐标系模型在同一坐标系下，直接与待测工件3的模型点云进行对比，如图2所示，十字符号代表模型点云，在UG中通过待测工件3理论模型获取特征点制作，圆形符号代表测量点云。

计算出待测工件3的壁厚值空间分布，如图10所示，根据标准壁厚值求得加工补偿值，如图11所示，图12中为壁厚加工补偿值在空间坐标上的分布。

步骤7，上位机13将壁厚值传给控制元件17，控制元件17安装在中空的传感器夹具4内部并固定（可选择用胶粘固定）。控制元件17控制数字滚轮15旋转到对应数值，控制喷墨器16喷涂墨粉，将网格壁厚通过喷墨显示在网格内壁上，如图5。

步骤8，对工业相机10和投影仪11进行标定，利用投影仪11将壁厚补偿值范围分布情况投影到待测工件3实体，以投影点的颜色来区分壁厚值范围，壁厚值在误差范围内为绿色，大于最大壁厚值为黄色，低于最小壁厚值为红色。如图8。

本发明采用的激光在机测量薄壁回转件轮廓及壁厚的方法与装置，具有扫描效率高、操作简单、无需拆装工件、测量过程自动化程度高、测量结果可视化等优点，利用单个激光传感器扫描工件内外壁，且结合了激光传感器测量数据和机床各轴空间位置坐标，可获取待测工件上的测点在工件坐标系中的三维坐标，同时将测量结果直观地反映在工件实体上。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种激光在机测量薄壁回转件轮廓及壁厚的装置，其特征在于，包括：激光传感器、传感器夹持组件、机床组件、喷墨组件、投影组件和上位机；

所述激光传感器安装在传感器夹持组件上，用于测量待测工件的内外形面及壁厚信息；

所述传感器夹持组件安装在机床组件上，用于将激光传感器装夹于机床主轴上，进行激光在机壁厚测量；

所述机床组件用于固定待测工件和激光传感器，采集机床各轴空间位置坐标；

所述的喷墨组件置于传感器夹持组件内部，用于将测量出的工件网格壁厚值数值喷涂在网格内壁上；

所述投影组件用于将壁厚补偿值分布情况投影到待测工件实体；

所述上位机与机床电气柜通信，并且通过网线和激光传感器相连，用于采集激光传感器测量值。

2.根据权利要求1所述的一种激光在机测量薄壁回转件轮廓及壁厚的装置，其特征在于，所述的薄壁回转件为圆筒状工件或者锥形工件。

3.根据权利要求1所述的一种激光在机测量薄壁回转件轮廓及壁厚的装置，其特征在于，所述薄壁回转件的内壁为非光滑表面，存在网格凹槽和筋条凸起。

4.根据权利要求1所述的一种激光在机测量薄壁回转件轮廓及壁厚的装置，其特征在于，所述传感器夹持组件包括传感器夹具、刀柄、角铣头；所述角铣头安装在机床主轴上，传感器夹具夹持在刀柄上，所述激光传感器安装于传感器夹具上，通过刀柄夹持在角铣头上。

5.根据权利要求1所述的一种激光在机测量薄壁回转件轮廓及壁厚的装置，其特征在于，

所述机床组件包括机床外壳、旋转工作台、机床转轴、机床主轴、分线器、数据采集卡、机床电气柜；

所述旋转工作台安装在机床转轴上，机床外壳固定在旋转工作台背面；待测工件装夹在旋转工作台上，可随旋转工作台的转动而旋转；

所述分线器将机床各轴空间位置信号在传输过程中一分为二，一路信号按原路返回机床，一路信号分出传给数据采集卡；所述数据采集卡将分出的一路信号传输给上位机，实现上位机对机床各轴空间位置坐标的采集；

旋转工作台带动待测工件旋转一周，所述激光传感器保持静止，上位机与机床电气柜、激光传感器通信，记录工件这一周的网格壁厚信息，机床主轴带动激光传感器沿平行于待测工件母线方向进给，进行下一周测量，内壁测量完成后，激光传感器移出进行外壁测量。

6.根据权利要求1所述的一种激光在机测量薄壁回转件轮廓及壁厚的装置，其特征在于，所述喷墨组件包括数字滚轮、喷墨器、控制元件；数字滚轮、喷墨器和控制元件都安装在传感器夹具的中空结构中，并与机床电气柜及上位机通信，喷墨器储存墨粉；

在已计算出网格对应壁厚后，上位机发出指令，控制元件控制数字滚轮旋转至对应数字，并控制喷墨器喷出墨粉，通过有数字形状孔洞的数字滚轮，在网格壁上形成喷墨数字。

7.根据权利要求1所述的一种激光在机测量薄壁回转件轮廓及壁厚的装置，其特征在于，所述投影组件包括投影仪、工业相机，投影仪和工业相机安装于三脚架上；所述投影仪以投影点的颜色来区分壁厚值范围，壁厚值在误差范围内为绿色，大于最大壁厚值为黄色，低于最小壁厚值为红色。

8.一种激光在机测量薄壁回转件轮廓及壁厚的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，移动机床主轴带动激光传感器到待测工件的内壁初始测量位置，上位机检测到测量开始信号，开始记录激光传感器的测量值，并和电气柜通信，利用分线器和数据采集卡获取机床各轴空间位置坐标，并传输给上位机；旋转工作台带动待测工件旋转一周，结束后上位机检测到测量结束信号，停止数据采集；

步骤2，机床主轴带动激光传感器沿平行于待测工件母线方向进给，重复步骤1的操作，直至内壁所有圈扫描完毕；

步骤3，激光传感器退出待测工件，旋转工作台转动半周；

步骤4，移动到外壁初始测量位置，该位置与内壁初始测量位置对应，上位机检测到测量开始信号，开始记录待测工件外壁的测量数据，旋转工作台转动一周，结束后上位机检测到测量结束信号，停止数据采集；机床主轴带动激光传感器沿平行于待测工件母线方向进给，重复步骤4的操作，直至外壁所有圈扫描完毕；

步骤5，所有数据采集完毕后，进行壁厚计算，上位机采集到的数据为机床各轴空间位置坐标和激光传感器测量数据，对上述数据进行滤波去噪，去除无效值及异常值；

控制激光传感器测量网格槽的工作距离在测量范围内，而测量内部筋条时工作距离为无效工作距离，在数据处理时结合角度值，将每一圈测量数据通过无效值划分网格与筋条区域；

内外壁测量圈数相同的两组数据，某一测点处内圈对应的机床各轴空间位置坐标 ，，/>，/>以及激光传感器测量值/>，/>，对应外圈该点处机床各轴空间位置坐标为，/>，/>，/>以及激光传感器测量值/>，/>，则该点处对应的壁厚值计算公式应为：

;

，/>，/>，/>,分别为进行内圈测量时机床X、Y、Z、C轴的当前空间位置坐标值；

为内圈测量时激光传感器在激光线方向的示数；

为内圈测量时激光传感器在激光束方向的示数；

，/>，/>，/> 分别为进行外圈测量时机床X、Y、Z、C轴的当前空间位置坐标值；

为外圈测量时激光传感器在激光线方向的示数；

为内圈测量时激光传感器在激光束方向的示数；

d为激光传感器最佳测量距离；

T为测量点对应壁厚值；

步骤6，该点机床各轴空间位置坐标分别为X，Y，Z，θ，对应的激光传感器测量值为， ，则为拟合薄壁回转件的外形，此时待测工件在工件坐标系下坐标计算如下：

；

；

;

X，Y，Z，θ分别为测量点对应的机床X、Y、Z、C轴空间位置坐标值；

为测量点对应的激光传感器在激光线方向的示数；

为测量点对应的激光传感器在激光束方向的示数；

，/>，/> 为待测工件在工件坐标系下的测量点坐标；

将以上待测工件的轮廓点在工件坐标系下绘制成点云，该点云与工件坐标系模型在同一坐标系下，直接与待测工件模型点云进行对比；并计算出待测工件的壁厚值空间分布，计算待测工件的实测壁厚值与理论壁厚值的差值即为补偿值；

步骤7，上位机将实测壁厚值传给控制元件，控制元件控制数字滚轮旋转到对应数值，并控制喷墨器喷涂墨粉，将网格壁厚通过喷墨显示在网格内壁上；

步骤8，对工业相机和投影仪进行标定，利用投影仪将壁厚补偿值范围分布情况投影到薄壁回转件实体，以投影点的颜色来区分壁厚值范围，壁厚值在误差范围内为绿色，大于最大壁厚值为黄色，低于最小壁厚值为红色。