CN216348418U - 一种薄壁回转件内外型面扫描数据拼接辅具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种薄壁回转件内外型面扫描数据拼接辅具。属于光学扫描检测技术领域，可解决现有技术中薄壁回转件内、外型面扫描数据拼接在同一坐标系下较为困难、扫描数据量大造成后续数据拼接耗时、传统的连续覆盖式拼接精度低等问题，可辅助实现扫描点云数据实时数据拼合。本实用新型的扫描薄壁回转件内外型面数据拼接辅具支撑在被测件内壁的端口，包括主支架单元、位置调整单元、顶撑体，顶撑体和位置调整单元均可用于黏贴辅助标记点，便于扫描内、外型面时同时捕捉。本实用新型装置安装简单，使用方便能显著提高点云数据拼接精度，可广泛适用于薄壁回转件的扫描测量和在线检测中，特别适用于非圆截面的薄壁回转件测量。

Description

一种薄壁回转件内外型面扫描数据拼接辅具

技术领域

本实用新型涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种薄壁回转件内外型面扫描数据拼接辅具。

背景技术

目前较为成熟的测量装置分为接触式与非接触式。接触式测量精度较高，但测量效率低；小视场、高精度的非接触式测量技术较为成熟，但欠缺一种高精度、大视场的测量技术。针对上述需求，目前提出了一种基于轨道的三维重建测量方法。但是轨道式三维重建测量方法需要铺设轨道、占地面积较大、成本较高并且测量精度严重依赖于轨道的精度。工业设计和检测技术领域越来越多的要利用使用测量范围较大的光学扫描，解决了现有技术中接触测量和轨道式费接触测量的很多技术壁垒。

随着航空航天、舰船、高速运输装备等事业的高速发展，对高精度、高效率、高灵活度的扫描测量装置的需求显著提升，涉及到大尺寸产品或过程产品的在线监测，以增加设计、功能鉴定的可靠性，以及指导维护、维修等。大尺寸的数据采集技术越来越成为工业领域重要的研究方向之一。

大尺寸的测量，尤其是薄壁回转零件内、外型的测量从来都是技术难点所在。目前常见的薄壁回转零件测量通常采用光学扫描技术进行边界的识别、曲面形状的点云抓取。特别是对薄壁回转零件内、外形状的扫描需求越来越普遍。

对薄壁回转零件内、外形状的扫描需不同于只需要扫描的零件的外轮廓度。将内、外型面的测量点完成过渡、拼合，需要在测量工作的准备过程中增设辅助测量标识点，即在内、外型面同一帧的扫描视场中需要贴敷大量的辅助测量标识点。目前的常用做法是：利用扫描仪设备自带的贴敷块体、在被测件上装夹能贴敷辅助测量点的简单辅具，还有就是在被测件之外设置一些临时的辅助块，上边贴辅助测量标识点。这些方法和简单辅具对一般零件的测量有一定的帮助，但是，对大尺寸、薄壁回转件、需要内、外尺寸整体输出的零件检测，随着内径尺寸的增大、内外径差变小、内孔深度的增加，实用的可靠性会锐减。这些简单辅具会使诸如扫描测量的光学测量状态稳定性差，精度不可靠，冗错概率大，很难确认扫描数据是否反映了真实的零件形状。特别是薄壁回转件端面有效面积小、为非圆截面时，测量难度加大，内层和外层的扫描数据拼合误差大，甚至无法拼合，且数据量大，后期数据处理困难。

业内急需要一种可以稳定辅助拼接薄壁回转零件内、外型面扫描数据的辅具。

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种薄壁回转件内外型面扫描数据拼接辅具，用以解决薄壁回转件内外型面扫描数据拼接困难、拼接精度低、测量数据量大、后续数据处理浪费时间甚至出错无法拼接等问题。

本实用新型通过如下技术方案实现：

一种薄壁回转件内外型面扫描数据拼接辅具，用于贴敷辅助测量标识点，包括主支架单元、位置调整单元和卡固单元；所述主支架单元为环柱体结构；所述位置调整单元以所述主支架单元的轴线为几何中心辐射状布设，所述位置调整单元的第一端可调整地固定在主支架单元上；所述位置调整单元的第二端可调整地顶固有所述卡固单元；所述卡固单元的外端设置有顶撑体；所述顶撑体为弹簧片体；对称设置的数个顶撑体卡固在被测的薄壁回转件内壁端口。

进一步的，所述卡固单元还包括固定连接有所述顶撑体的定位体。

进一步的，所述定位体两个相对端面上分别设置有定位体第一接口和定位体第二接口；在所述定位体的侧面上，设置有定位体第三接口。

进一步的，所述定位体第一接口为带有锥端的盲孔；所述定位体第二接口为槽口；所述定位体第三接口为通向所述定位体第二接口的螺纹通孔。

进一步的，所述顶撑体包括固定在定位体第二接口的所述槽口内的第一弹簧片体和第二弹簧片体。

进一步的，所述第一弹簧片体包括第一弹簧片体直板部和第一弹簧片体圆弧部；所述第二弹簧片体设置有第二弹簧片体直板部和第二弹簧片体圆弧部。

进一步的，所述第一弹簧片体直板部和第二弹簧片体直板部插入所述定位体第二接口；所述第一弹簧片体圆弧部和第二弹簧片体圆弧部的开口相背；所述第一弹簧片体圆弧部的弧顶低于第二弹簧片体圆弧部的弧顶。

进一步的，所述主支架单元的中分面上均布向心的架体安装单元；所述架体安装单元为螺纹孔。

进一步的所述位置调整单元包括调整杆和螺接在调整杆上的调整螺母。

进一步的，所述主支架单元和卡固单元的上面和侧面粘贴辅助测量标识点。

与现有技术相比，本实用新型至少可实现如下有益效果之一：

1、本实用新型辅具可实现对不同尺寸的薄壁回转件内外型面扫描；通过对称支点的设计，最大限度地减小了辅具安装、拆卸对薄壁回转件可能造成的变形影响；

2、本实用新型辅具贴敷多个辅助测量标识点，实现了相邻帧薄壁回转件内、外型面过渡处的扫描数据同时包含多个相同的辅助测量标识点，提高了扫描数据拼接精度；

3、本实用新型辅具进而可以辅助数据处理软件实现薄壁回转件内、外型面过渡处扫描数据即时的拼接，有效降低了后期数据处理的工作量。

本实用新型中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本实用新型装置主支架单元三维轴侧示意图；

图2为本实用新型装置俯视示意图；

图3为本实用新型顶撑体第一种安装方式图2的A-A剖面示意图；

图4为本实用新型顶撑体第二种安装方式图2的A-A剖面示意图；

图5为本实用新型顶撑体第三种安装方式图2的A-A剖面示意图；

图6为本实用新型调整杆结构示意图；

图7为本实用新型定位体带有1个深槽结构的轴侧示意图；

图8为图7中分面的剖切示意图；

图9为本实用新型定位体带有2个深槽结构的示意图；

图10为图9中分面的剖切示意图。

附图标记：

1.主支架单元；11.架体安装单元；2.位置调整单元；21调整杆； 211.第一安装单元；212.第二安装单元；213.工具安装接口；22.调整螺母；3.卡固单元；31.定位体；311.定位体第一接口；312.定位体第二接口；313.定位体体第三接口；32.顶撑体；321第一弹簧片体； 3211.第一弹簧片体直板部；3212.第一弹簧片体圆弧部；322.第二弹簧片体；3221.第二弹簧片体直板部；3222.第二弹簧片体圆弧部；323.簧片紧固件；33.支撑体紧固件；4.薄壁回转件；5.辅助测量标识点。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例。其中，附图构成本实用新型一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

下面结合图1～10，更具体地描述本实用新型的技术方案：

一种薄壁回转件内外型面扫描数据拼接辅具包括主支架单元1、位置调整单元2和卡固单元3。

优选的，主支架单元1为有带有端面的圆环体，在圆环体的中分面上，向心设置有4个作为架体安装单元11的螺纹孔。其中，上端面和侧立面的宽度足够贴敷辅助测量标识点5，如图1～3所示。

优选的，位置调整单元2包括调整杆21，和调整螺母22；其中，调整杆21上设置圆柱通孔状的工具安装接口213。

如图6所示，其中的圆杆件为调整杆21，为阶梯杆，在大径杆部的阶梯处设置有作为第一安装单元211的螺纹，用于连接调整螺母22，大径杆部的末端设置有作为第二安装单元212的螺纹，用于和主支架单元1 上的螺纹孔形成螺旋副，以调整位置调整单元2在主支架单元1上的位置，使调整杆21的小径端和定位体31配合；大径杆部还设置有多个通孔作为工具安装接口213，用于安装把手等工具，以旋转调整杆21。通孔的形状可以为圆孔、六角方孔、四方孔等。

优选的，调整杆21的小径端头设置成球面状。

如图1～10所示，优选的，定位体31为长方体，上端面和两个侧面用于贴敷辅助测量标识点5，长方体两个端面分别用于安装顶撑体32和与调整杆21小径杆部端面接触，作为调整杆21和顶撑体32之间的位置限定的过渡结构。其中，在用于安装顶撑体32的侧面开设有定位深槽作为定位体第一接口311，对应的，在上端面向定位深槽设置方向设置有作为定位体第三接口313的螺纹孔，用作为顶撑体紧固件33的螺栓或螺钉对顶撑体32进行定位紧固。

优选的，如图7和8所示，定位体第一接口311为1个深槽，对应1 个侧面有1个定位体第三接口313，贯通到深槽处。

优选的，如图9和10所示，定位体第一接口311为2个平行的深槽，对应的，1个定位体第三接口313，穿过深槽处，贯通2个相对侧面；或者2个相对的侧面上各自设置有1个定位体第三接口313，分别贯通到对应的深槽处。

其中，在用于紧密抵住调整杆21小径杆部端面的侧面，开设作为承受调整杆21顶固的定位体第二接口312。定位体第二接口312为带有底锥的盲孔；该盲孔与调整杆21小径杆部至少形成间隙配合，使得即使调整杆21小径杆部和调整杆连接接口223的盲孔直径匹配关系发生变化，调整杆21小径杆部都能可靠抵住定位体第二接口312的底锥，形成稳定的顶固结构。

调整螺母22设置在调整杆21的轴台处，用于在位置调整单元2处于工作安装状态时，进一步推动顶撑体32贴合薄壁回转件4内型面，并锁紧薄壁回转件内外型面扫描数据拼接辅具的整体结构，使其处于工作状态。

如图1～5所示，顶撑体32包括第一簧片321和安装在第一弹簧片体321上方的第二弹簧片体322。

其中，第簧一片321在结构上分为第一弹簧片体直板部3211和第一簧片圆弧部3212；第二弹簧片体322在结构上分为第二弹簧片体直板部3221和第二弹簧片体圆弧部3222。第一弹簧片体圆弧部3212和第二弹簧片体圆弧部3222的弧度可以相同，也可以不同，优选为相同；第一弹簧片体直板部3211的长度略小于第二弹簧片体直板部3221的长度。这种设置是为了保证安装时，4个第一弹簧片体圆弧部3212的外接圆小于或等于薄壁回转件4内型面直径，而4个第二弹簧片体圆弧部3222的外接圆等于或略大于薄壁回转件4内型面直径，使得卡固单元3和薄壁回转件4之间根据薄壁回转件4壁厚，选择不同松紧程度的位置关系，均能形成稳定的测量工作状态。位置关系如图3～5所示。图示3示意了由第簧一片321定位、第二弹簧片体322搭接在薄壁回转件4上的情形；图4示意了由第簧一片321定向、第二弹簧片体322搭接在薄壁回转件4 上的情形；图5示意了由第簧一片321定向、第二弹簧片体322定位的情形。优选的图5的定位安装结构，将薄壁回转件内外型面扫描数据拼接辅具定位在薄壁回转件4内壁的端口处。

优选的，第一弹簧片体直板部3211和第二弹簧片体直板部3221插入一个定位体第一接口311中，用1个螺栓通过一个侧面上的定位体第三接口313的螺纹孔，同时对第一弹簧片体321和第二弹簧片体322进行紧固。

优选的，第一弹簧片体直板部3211和第二弹簧片体直板部3221分别插入不同的定位体第一接口311中，用2个螺栓分别通过相对侧面上的定位体第三接口313的螺纹孔，对第一弹簧片体321和第二弹簧片体 322进行分别紧固。

优选的，第一弹簧片体321和第二弹簧片体322选用弹簧片体制作。

根据扫描仪的技术参数，设计辅助测量标识点5的贴点密度，在薄壁回转件4内、外型面扫描数据拼接辅具上端面上贴敷辅助测量标识点5。准备开始测量。

需要说明的是，附图中只是示意性地标记了辅助测量标识点5。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种薄壁回转件内外型面扫描数据拼接辅具，用于贴敷辅助测量标识点(5)；其特征在于，包括主支架单元(1)、位置调整单元(2)和卡固单元(3)；

所述主支架单元(1)为环柱体结构；所述位置调整单元(2)以所述主支架单元(1)的轴线为几何中心辐射状布设，所述位置调整单元(2)的第一端可调整地固定在主支架单元(1)上；

所述位置调整单元(2)的第二端可调整地顶固有所述卡固单元(3)；

所述卡固单元(3)的外端设置有顶撑体(32)；所述顶撑体(32)为弹簧片体；对称设置的数个顶撑体(32)卡固在被测的薄壁回转件(4)内壁端口。

2.根据权利要求1所述的薄壁回转件内外型面扫描数据拼接辅具，其特征在于，所述卡固单元(3)还包括固定连接有所述顶撑体(32)的定位体(31)。

3.根据权利要求2所述的薄壁回转件内外型面扫描数据拼接辅具，其特征在于，所述定位体(31)两个相对端面上分别设置有定位体第一接口(311)和定位体第二接口(312)；

在所述定位体(31)的侧面上，设置有定位体第三接口(313)。

4.根据权利要求3所述的薄壁回转件内外型面扫描数据拼接辅具，其特征在于，所述定位体第一接口(311)为带有锥端的盲孔；

所述定位体第二接口(312)为槽口；

所述定位体第三接口(313)为通向所述定位体第二接口(312)的螺纹通孔。

5.根据权利要求4所述的薄壁回转件内外型面扫描数据拼接辅具，其特征在于，所述顶撑体(32)包括固定在定位体第二接口(312)的所述槽口内的第一弹簧片体(321)和第二弹簧片体(322)。

6.根据权利要求5所述的薄壁回转件内外型面扫描数据拼接辅具，其特征在于，所述第一弹簧片体(321)包括第一弹簧片体直板部(3211)和第一弹簧片体圆弧部(3212)；所述第二弹簧片体(322)设置有第二弹簧片体直板部(3221)和第二弹簧片体圆弧部(3222)。

7.根据权利要求6所述的薄壁回转件内外型面扫描数据拼接辅具，其特征在于，所述第一弹簧片体直板部(3211)和第二弹簧片体直板部(3221)插入所述定位体第二接口(312)；

所述第一弹簧片体圆弧部(3212)和第二弹簧片体圆弧部(3222)的开口相背；

所述第一弹簧片体圆弧部(3212)的弧顶低于第二弹簧片体圆弧部(3222)的弧顶。

8.根据权利要求1～7任一所述的薄壁回转件内外型面扫描数据拼接辅具，其特征在于，所述主支架单元(1)的中分面上均布向心的架体安装单元(11)；所述架体安装单元(11)为螺纹孔。

9.根据权利要求8所述的薄壁回转件内外型面扫描数据拼接辅具，其特征在于，所述位置调整单元(2)包括调整杆(21)和螺接在调整杆(21)上的调整螺母(22)。

10.根据权利要求1～7、9任一所述的薄壁回转件内外型面扫描数据拼接辅具，其特征在于，所述主支架单元(1)和卡固单元(3)的上面和侧面粘贴所述辅助测量标识点(5)。

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